探究电力变压器套管将军帽发热故障的诊断

探究电力变压器套管将军帽发热故障的诊断

陈振江 龚晟 魏孝勇 周影 李卫东 钱松

云南电网有限责任公司昆明供电局 昆明供电局 650000

摘要：变压器是否可以正常运转，将直接受“将军帽”的安装好坏和其检修工艺的好坏的影响。如果将军帽没有安装好、检修的工艺没有进行好，那么变压器就可能会因为套管接头的温度过高而影响变压器的良好运行。更严重的情况，可能导致变压器进水，使变压器的绝缘性能会因此受影响，为发生重大安全事故留下了潜在的隐患。由此可见，为了能使变压器可以安全运行，对于将军帽的实时监测是很有必要的。本文将说明电力变压器套管将军帽发热故障的原因，并结合相关案例进行分析说明。

关键词：电力变压器套管；将军帽；发热；故障诊断

引言：高压套管是电力系统的重要设备，在电力系统中起着绝缘和支撑的作用,电力变压器套管顶部的将军帽在套管内外起着连接作用。将军帽就是一个俗称，其实也就是电力变压器套管的头部，其作用就是可以让变压器的电流通过。还将绝缘油隔绝出来，保护变压器内部不会进去水分，使变压器运行良好。将军帽一旦发热，变压器的运行机纽可能会产生故障。所以，要加强对将军帽的监测。从多年的数据来看，很多风电厂电力变压器发生的事故大多是主变压器套管造成的。本文将根据酒泉一风电厂主变压器产生将军帽过热故障，来分析将军帽发热的原因，并根据这些原因来提出合理的解决预防措施。

一、变压器套管将军帽结构

接线座通过螺纹与下方的导电管相连，变压器内有一个引线可以穿过导电管，引线接头穿过定位销固定在接线座上后要和导电头相接。根据螺栓夹，导电头和套管接线端子相接。在这个短短的距离之间，就有3个电气接头。接头的存在本来就很容易发生故障，其中容易产生故障的接头之中，变压器的接头和导电头之间的接头发生故障的可能性是最大的。发生故障的原因可能是两个接头没有完全紧固，导致他们两者之间的压力值比较小。没有完全紧固，两者的接触面积就会减少，接触不完全，运行过程中就很容易导致将军帽过热。如果将军帽温度过高，可能会出现导电头和变压器之间的引线接头直接融为一体。在这么短的距离之内，就有三个接头。这三个接头紧紧的挨在一起，即使红外检测可以发现将军帽的温度不正常的现象，也不能够及时找到发生故障的具体位置，更甚至，可能对发生故障的位置产生判断失误。如图1所示。

图1变压器套管将军帽结构示意图

二、出现变压器套管将军帽发热的原因

出现导电杆旋入将军帽深度不足的情况下主要是由两种问题导致的，一种是接触面积不足的问题，另一种是配合压力不足的问题。下文就主要对这两种问题进行深入解析。

2.1接触面积不足的因素

如果在施工过程中出现因技术人员操作失误导致的旋入深度不满足要求的情况,就会导致导电杆与将军帽的配合压力不足。由于负荷较小再加上接触面积不够，在这种情况下,不会出现将军帽热的情况，但是在当主变运行时间的延长以及负荷的升高的情况出现时，接触面积不足就成为了其致命的弱点。随之而来的结果就是将军帽发热的情况出现。

2.2配合压力不足的因素

如果是正常的满旋入深度，导电杆会在安装过程中与将军帽相互衔接，在这种情况下，定位销穿会通过导电杆的下端，并且穿过导电杆定位管，并且导电杆会卡在定位管活动槽的最上端并实现阻止导电杆继续上升的作用，此时将军帽与导电杆的接触面积就实现了最大值。除此之外，由于定位销卡死了导电杆，会出现导电杆将军帽的配合压力增大。但是，一旦旋入深度不足，定位销就无法上升到最高点，就会出现配合压力不足、主变高负荷运行、主变震动增大、导电杆晃动等问题，最终导致发热现象的出现。

由上可知，造成电力变压器套管将军帽发热的原因主要是这两方面， 而这两方面的原因主要还是由施工单位在进行安装时的质量不过关。施工单位在进行安装时，对于可能造成的后果意识不明确，在安装过程中施工不仔细，认为只要是能够安装上就实现了完成任务的错误认知，才导致电力变压器套管将军帽发热的问题屡次出现。

三、相关案例分析

3.1案例一
在 2019年6月11日，某变电站的工作人员在对系统进行例行检查时，发现，通过红外测温发现,2号主变高压B相套管接线端子处发热，存在过热问题。
由于在问题出现时，已经采取措施对B相套管接线端子过热进行处理两次的措施，但是并没有起到相应的效果，缺陷仍然存在，这就说明，过热点并没有被消除，问题并没有被解决，通过分析热成像图片可知，过热点出现在套管接线端子根部。由于出现了这个问题，就不能简单排除套管穿缆引线接头过热的情况。
接下来根据近期技术人员对三相绕组直流电阻试验和油色谱定期的试验结果进行对比，发现其数据变化并不明显。在此之后，通过反复阅读说明书的内容，发现了技术人员在设计套管的地方存在不足。在这种情况下进行判断，我们可以知道，变压器高压套管将军帽内部可能出现了相关问题，进而导致了这种情况的发生。

3.2故障原因及相关预防措施

首先，将供电设备停止，其次，对该变压器三相套管的进行有关的直流电阻测试。在检测过程中发现其测试结果符合要求。接着检修人员进行打开B相套管的将军帽的相关操作，发现将军帽与套管储油柜法兰罩连接螺栓连接不紧密，出现松动的情况；而且将军帽与导电杆螺扣出现缝隙，连接不紧密；其次，发现将军帽内螺纹边缘出现了放电的痕迹。根据这些情况，检修人员要把0相套管的将军帽与B相套管将军帽进行一个交换工作，除此之外，要把导电杆及将军帽进行一个加固工作。最后，检修人员在确保每一步都是在符合要求的情况下完成时，要进行直流电阻测试，确保设备能够正常运行。
最终，在对结果进行分析的情况下我们可以知道，由于接头加工工艺未按照说明书的要求进行制造的原因，直接导致导电接头与将军帽螺纹不符合安装要求，出现了套管储油柜与导电杆间因接触不良出现的局部过热情况。由于这种情况通过直流电阻测试很难发现，就出现了接下来的诸多问题。
对各个部件的详细结构的全面了解是能够有有效提升主设备的安装质量的有效手段和方法。验收时，有疑问必须得当面提出来并搞清楚，特别是变压器、开关机构调试等重点部位，做好红外调试工作，根据相应的温差异常进行重点跟踪，以便及时掌握情况，排查故障。
3.2案例二
2019年9月11日进行红外测试，发现某66kV变电站主变C相高压套管将军帽过热,2019年8月24日再次测试,发热点温度为38.4C,存在过热问题。
4.2 故障原因及相关预防措施

断电后，实验发现三相直流电阻大约为5%，而标准值是2%，这个数据是远远超出了标准值数据的。实验初步判定导致误差的原因是由于将军帽和导电杆之间出现了问题，可能是线路的接触不良所致。然后检修人员便根据此想法，打开了C相套管的将军帽，果然可以明显察觉发现到将军帽与导电杆之间的螺栓固定的不到位，明显有松动的痕迹，螺纹处和导电杆之间也有放电痕迹。如何既保证紧固又能保证四个定位螺丝的位置是正确，问题的根源只能从将军帽身上找问题并进行处理了。
首先，我们利用车床把将军帽的顶部去除3mm，然后在导电杆的螺纹表面涂导电膏，紧固操作完成后，再利用四个定位螺栓对套管储油柜进行紧固。随后我们进行高压直流电阻测试，如果该装置合格，那么即可恢复电力。

如果用控制变量法对其进行分析，把其他同等型号和批次的套管拿来进行检查，可以了发现此套管存在不同程度的类似问题，如果用以上同等的方法进行故障排除的话，问题也能得到完美解决。可以得出，高压套管和将军帽之间出现不牢固的情况是由于在该产品设计中缺少对四个定位螺丝与将军帽之间的配合问题，最终导致故障。

结语

变压器的重要组成部分便是绝缘套管，负荷电流的出现会导致变压器工作运行不正常，而上述将军帽和导电杆之间的问题，会导致设备温度异常，导致事故。所以我们在产品设计和验收的过程中必须把好关，层层筛选，严格验收。同时，相关工作人员也应加强对该高危敏感设备的巡视和监督，加强对其的关注力度，及时发现设备发热故障并及时排查。
参考文献：
【1】梁增杰, 黄振荣. 多起变压器套管将军帽发热故障分析及处理措施[J]. 机电信息, 2019, 000(036):69-70.
【2】黄晓峰. 变压器套管将军帽过热缺陷典型特征分析[J]. 电工电气, 2019, 000(009):54-57,67.
【3】罗舜. 电力变压器套管将军帽发热故障的红外诊断分析[J]. 变压器, 2018, 055(001):50-53.