王德忠，趙小強(qiáng)，馬 巍，韓汝磊，王 岐

（國網(wǎng)甘肅省電力公司超高壓公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

在電力系統(tǒng)中，高壓電抗器具有吸收容性無功功率、抑制諧波電流、限制合閘涌流等功能，是變電站必不可少的高壓電氣設(shè)備之一［1］。電抗器的高壓套管作為引線的對地絕緣，將高壓線引到油箱外部與線路并聯(lián)，且對引線起著固定作用，是電抗器的重要附件之一［2］。本文分析一起高壓電抗器套管將軍帽發(fā)熱的原因，確定具體發(fā)熱部位并進(jìn)行處理，針對此類故障提出了相應(yīng)的整改措施。

1 高壓電抗器故障分類

高壓電抗器在運(yùn)行過程中，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，主要分為內(nèi)部故障和外部故障［3］。其中，內(nèi)部故障包括熱故障和電氣故障，例如繞組溫升過高、漏磁導(dǎo)致過熱、鐵芯接地不良引起過熱、繞組內(nèi)部油道堵塞導(dǎo)致過熱、引線連接處接觸不良引起過熱、套管連接部位過熱等［4］；外部故障包括密封性變差、閃絡(luò)、漏油等。導(dǎo)致高壓電抗器停運(yùn)的故障中，套管發(fā)熱占較大比例，約為70%［5］，套管發(fā)熱主要部位為將軍帽、接線板、引流線等［6］。高壓電抗器套管示意圖如圖1所示，套管故障發(fā)生比例如圖2所示。

圖1 高壓電抗器套管示意圖

圖2 套管故障發(fā)生比例

2 故障現(xiàn)象

2022年3月25—27日，對某750 kV變電站開展線路春季檢修工作，期間消除某線路B相高壓電抗器330 kV側(cè)套管發(fā)熱缺陷。運(yùn)行人員上報(bào)缺陷時(shí)，該相電抗器的溫度略高于80℃，而A相、C相的溫度為20℃左右。根據(jù)DL/T 664—2016《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》規(guī)定，若套管頂端柱頭熱點(diǎn)的溫度大于80℃，則該缺陷定為嚴(yán)重缺陷，需結(jié)合停電計(jì)劃消除缺陷。

第一次測溫發(fā)現(xiàn)B相套管發(fā)熱后，運(yùn)行人員立即對該線路的三相電抗器套管進(jìn)行跟蹤測溫。發(fā)熱處理之前的7次測溫?cái)?shù)據(jù)如表1所示。

表1 套管測溫?cái)?shù)據(jù)

3 檢查處理過程

3.1 故障檢查

通過現(xiàn)場熱成像初步判斷為套管引出線接線板部位或者將軍帽部位發(fā)熱，結(jié)合線路停電，對B相高壓電抗器套管進(jìn)行發(fā)熱處理。對該線路三相高壓電抗器套管引出線接線板部位、將軍帽與導(dǎo)電桿連接部位分別進(jìn)行接觸電阻測試，以確定發(fā)熱的具體部位。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 不同部位接觸電阻測試數(shù)據(jù)

由表2可見，三相高壓電抗器套管引出線接線板部位的接觸電阻測試數(shù)據(jù)均小于20 μΩ，根據(jù)發(fā)熱消缺標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)套管引出線接線板部位不滿足發(fā)熱條件。A相和C相高壓電抗器將軍帽與導(dǎo)電桿連接部位接觸電阻測試數(shù)據(jù)正常，而B相的數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)值。因此，結(jié)合紅外測溫結(jié)果，初步判定B相高壓電抗器套管將軍帽與導(dǎo)電桿連接部位發(fā)熱。

將軍帽與導(dǎo)電桿通過內(nèi)部螺紋連接，由4個(gè)固定螺絲定位將軍帽。打開將軍帽與接線柱的連接，發(fā)現(xiàn)將軍帽的螺牙和內(nèi)壁處均有氧化痕跡，將軍帽的油跡渾濁變黑，并且將軍帽與導(dǎo)電桿螺紋有明顯的熱燒損痕跡，確定套管將軍帽與導(dǎo)電桿接觸不良導(dǎo)致B相高壓電抗器套管發(fā)熱。發(fā)熱部位如圖3所示。

圖3 發(fā)熱部位

3.2 故障分析

發(fā)熱套管為電容式套管，發(fā)熱部位的部件主要有將軍帽、引線頭固定底座、導(dǎo)電桿、定位螺絲、密封墊。將軍帽內(nèi)部是螺牙結(jié)構(gòu)，主要連接導(dǎo)電桿和外部引線接線板；引線頭固定底座對導(dǎo)電桿起固定作用，防止松動(dòng)和移位；導(dǎo)電桿是套管內(nèi)部引線與外部接線的連接部位；由定位螺絲固定將軍帽，并與密封墊緊密接觸，以加強(qiáng)將軍帽與導(dǎo)電桿之間的連接，防止套管內(nèi)部絕緣油溢出。

取下4個(gè)定位螺絲，拆取將軍帽時(shí)發(fā)現(xiàn)將軍帽與導(dǎo)電桿的連接不滿足工藝要求，密封墊壓縮量不足。對已拆下的將軍帽進(jìn)行詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)將軍帽與導(dǎo)電桿螺紋均有過熱和放電痕跡。由于將軍帽與導(dǎo)電桿連接不良，環(huán)境溫度存在較大差異時(shí)，各部件的熱脹冷縮程度不一致，導(dǎo)致緊密度發(fā)生變化。高壓電抗器正常運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)電桿的電位大于將軍帽內(nèi)壁的電位，電流通過導(dǎo)電桿經(jīng)過將軍帽到外部引線；導(dǎo)電桿與將軍帽內(nèi)壁連接不良導(dǎo)致接觸電阻較大，當(dāng)有大電流流過時(shí)，出現(xiàn)發(fā)熱，接觸面發(fā)生氧化。過熱會(huì)使接觸電阻增大，加劇過熱氧化，形成過熱-氧化的惡性循環(huán)。此外，導(dǎo)電桿與將軍帽之間的空隙使周圍電場畸變，電子在電場的作用下迅速移動(dòng)，碰撞周圍氣體分子使之發(fā)生電離，所產(chǎn)生的電子崩形成流柱，導(dǎo)致電暈放電，因而在將軍帽內(nèi)壁和導(dǎo)電桿上均能看見放電痕跡。明確故障原因后，檢修人員立即針對該缺陷制定相應(yīng)的處理措施。

3.3 故障處理措施

對將軍帽和導(dǎo)電桿的氧化層進(jìn)行打磨處理，完全消除氧化層；對將軍帽螺牙、內(nèi)壁和導(dǎo)電桿絲口進(jìn)行清潔、擦拭。通過處理，降低了氧化層對將軍帽與導(dǎo)電桿連接部位載流的影響。裝回將軍帽時(shí)，嚴(yán)格按照安裝工藝進(jìn)行，并且在將軍帽與密封墊之間留有1 mm縫隙，保證將軍帽與導(dǎo)電桿連接深度適當(dāng)，通過定位螺絲進(jìn)一步加強(qiáng)將軍帽與導(dǎo)電桿的連接緊密程度。處理后的導(dǎo)電桿和將軍帽如圖4所示。

圖4 處理后的導(dǎo)電桿和將軍帽

裝回將軍帽后，對處理后的部位進(jìn)行接觸電阻測試，各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 處理后各相接觸電阻測試數(shù)據(jù)

檢修結(jié)束后，高壓電抗器投入運(yùn)行一段時(shí)間，再對處理的部位進(jìn)行紅外測溫。通過定時(shí)測溫發(fā)現(xiàn)，B相高壓電抗器套管溫度保持在20℃左右。某段時(shí)間的測溫?cái)?shù)據(jù)如表4所示。

表4 處理后套管測溫?cái)?shù)據(jù)

4 整改措施

1）結(jié)合本次套管發(fā)熱部位及其原因，對套管引出線采用螺紋結(jié)構(gòu)的高壓電抗器進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、排查，并對其加強(qiáng)紅外測溫。同時(shí)，對具有相同結(jié)構(gòu)的主變壓器套管進(jìn)行紅外測溫并與已記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。發(fā)現(xiàn)發(fā)熱比較嚴(yán)重的套管應(yīng)立即安排停電處理，并嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)測量接觸電阻，杜絕數(shù)據(jù)不合格的套管投入運(yùn)行。

2）對于未發(fā)熱的套管，停電時(shí)應(yīng)檢查將軍帽與導(dǎo)電桿的連接是否良好，若將軍帽與導(dǎo)電桿擰得過緊，應(yīng)重新拆卸和裝配，保證將軍帽與密封墊之間留有1 mm縫隙，并通過定位螺絲增大將軍帽與導(dǎo)電桿之間的接觸面積。

3）備足相應(yīng)的備品備件，以應(yīng)對突發(fā)情況。

5 結(jié)語

高壓套管作為變壓器、電抗器的核心部件，是發(fā)熱缺陷的多發(fā)部位，能否在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)缺陷并處理直接關(guān)乎到變壓器、電抗器的安全運(yùn)行。本文對某線路高壓電抗器發(fā)熱缺陷進(jìn)行詳細(xì)排查，測量套管引出線接線板和將軍帽與導(dǎo)電桿連接部位的接觸電阻，確定具體發(fā)熱部位，分析發(fā)熱原因，對將軍帽進(jìn)行處理后重新安裝，消除了高壓電抗器套管發(fā)熱缺陷。