變壓器中性點(diǎn)套管接線板異常發(fā)熱處理研究

于守彪

摘 要：某公司主變壓器運(yùn)行中紅外成像檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)C相中性點(diǎn)套管頂部柱頭與接地引線接線板間溫度異常升高，為了保障變壓器的安全運(yùn)行，隨即采取相關(guān)控制措施，將溫度控制在有效范圍內(nèi)，堅(jiān)持運(yùn)行5個(gè)月。文章針對上述重大缺陷，從發(fā)現(xiàn)到解決，探討有關(guān)措施的制定、執(zhí)行及處理方法。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn)套管;發(fā)熱;檢查與處理

中圖分類號：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2020）11-049-02

DOI號：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.11.023

套管作為變壓器的重要組成部分，起絕緣和固定導(dǎo)桿的作用，觸面存在接觸不良，容易導(dǎo)致套管局部發(fā)生過熱缺陷，嚴(yán)重時(shí)引起套管內(nèi)部電容芯子損壞擊穿、引線變形燒斷，甚至爆炸破損，造成變壓器損壞。

主變壓器中性點(diǎn)套管是由西安西電高壓電瓷有限責(zé)任公司2007年生產(chǎn)的油紙電容式套管，型號為BRW-40.5/16000-4。對主變壓器紅外成像檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)C相中性點(diǎn)套管頂部柱頭與接地引線接線板處溫度達(dá)到82℃～88℃（環(huán)境溫度26.8℃），并有上升趨勢，A、B相接線板處溫度分別為51℃、49.5℃。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常缺陷后，立即組織進(jìn)行故障點(diǎn)的分析并采取了相關(guān)控制措施，將溫度控制在有效范圍內(nèi)，避免熱傳導(dǎo)至將軍帽以下，造成套管事故的發(fā)生。由于各項(xiàng)防控措施的有效執(zhí)行，機(jī)組堅(jiān)持運(yùn)行了5個(gè)月。

1 異常分析

發(fā)現(xiàn)溫度異常后，立即組織對C相中性點(diǎn)套管接線板進(jìn)行近距離檢查，通過望遠(yuǎn)鏡觀察，接線板四條固定螺栓彈簧墊處于壓平狀態(tài)，螺栓緊固，對套管本體進(jìn)行紅外成像，本體溫度36.6℃，套管本體和末屏處無異常發(fā)熱點(diǎn)，套管本體油位正常、無滲漏油現(xiàn)象。

查閱試驗(yàn)報(bào)告，2019年11月對主變壓器進(jìn)行了狀態(tài)評估，將繞組的直流電阻、繞組連同套管的介質(zhì)損耗及電容量、套管的介質(zhì)損耗及電容量、末屏對地的絕緣電阻的測試、繞組的泄漏電流測量、局部放電試驗(yàn)及油的含氣量、油介損試驗(yàn)數(shù)據(jù)與歷次值對比、分析，符合《大唐集團(tuán)公司電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的要求，歷次套管絕緣油色譜分析，各項(xiàng)指標(biāo)均合格、無異常[1]。

2 故障點(diǎn)定位

依據(jù)《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，通過對發(fā)熱點(diǎn)的對比分析，發(fā)現(xiàn)套管接線板發(fā)熱屬于電流致熱型金屬與金屬部件連接處的發(fā)熱，不屬于套管本身柱頭的異常發(fā)熱，將軍帽以下部位無發(fā)熱異常現(xiàn)象。根據(jù)電流致熱型設(shè)備缺陷診斷依據(jù)，計(jì)算相對溫差δ來確定缺陷的性質(zhì)，相對溫差δ=T1-T2/T1-T0×100%。其中，T1為發(fā)熱點(diǎn)溫度，T2為正常點(diǎn)溫度，T0為環(huán)境溫度。取當(dāng)時(shí)溫度T1=85℃、T2=49.5℃、T0=26.8℃，δ=61%，判定屬于一般性缺陷，接線板處接觸電阻過大導(dǎo)致異常發(fā)熱[2]。如果采取相關(guān)措施，溫度能夠得到有效控制，不再繼續(xù)惡化，設(shè)備可以繼續(xù)運(yùn)行，不需要立即停機(jī)，發(fā)熱點(diǎn)如圖1所示。

3 運(yùn)行監(jiān)督措施的制定與實(shí)施

在對故障點(diǎn)位置及性質(zhì)進(jìn)行定性后，如果現(xiàn)在不停機(jī)處理，必須采取降溫控制措施來保障變壓器的正常運(yùn)行，避免由于套管事故造成機(jī)組非停事故發(fā)生。

3.1 點(diǎn)檢監(jiān)督措施

利用絕緣桿在接線板表面結(jié)合處涂抹導(dǎo)電膏，融化后封閉氧化層，減少與空氣的接觸，防止氧化加劇。在接線板處加裝一路儀用壓縮空氣管，將壓縮空氣管固定在500KV絕緣桿上，同時(shí)同向安裝一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)（緊急備用），通過加速空氣流動(dòng)進(jìn)行冷卻，將溫度控制在65℃以下（以便留有更長的緩沖處理時(shí)間）。

為避免變壓器套管損壞事故發(fā)生，縮短紅外成像檢測周期。根據(jù)機(jī)組負(fù)荷規(guī)律制定相應(yīng)的檢查時(shí)間，每天早中晚檢測三次。當(dāng)溫度持續(xù)超過95℃并有升高趨勢時(shí)，及時(shí)跟中調(diào)溝通聯(lián)系，將停機(jī)檢查;當(dāng)溫度超過130℃時(shí)，缺陷已發(fā)展為緊急缺陷，必須立即停機(jī)。每天測量一次中性點(diǎn)接地電流，分析接地運(yùn)行情況。

3.2 運(yùn)行監(jiān)督措施

運(yùn)行人員注意監(jiān)視發(fā)電機(jī)定子電壓、電流三相平衡不超過額定電流，零序電壓、負(fù)序電流無明顯增大，變壓器電流不超額定電流。

運(yùn)行人員每班對主變壓器進(jìn)行檢查測溫兩次，應(yīng)檢查以下項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)匯報(bào)發(fā)電部，通知設(shè)備部電氣點(diǎn)檢：

主變壓器C相運(yùn)行聲音正常;上層油溫不超過85℃，并與DCS遙測溫度比較無明顯誤差;C相中性點(diǎn)充油套管完整，油位指示不得低于油位計(jì)的1/3，變壓器各部位無滲、漏油現(xiàn)象;各引線接頭無放電現(xiàn)象。

4 措施的優(yōu)化調(diào)整

加裝一路壓縮空氣后，經(jīng)過1個(gè)月的紅外監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)環(huán)境溫度低于32℃且負(fù)荷低于550MW時(shí)，溫度最高點(diǎn)≤63℃;當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到34℃、負(fù)荷在580MW～600MW時(shí)，溫度最高點(diǎn)達(dá)到67℃，基本每2～3天要調(diào)整一次出風(fēng)口的位置來尋找最佳冷卻位置點(diǎn)。而且正處于夏季高溫期，隨著環(huán)境溫度的升高，發(fā)熱點(diǎn)溫度在60℃～65℃區(qū)間內(nèi)持續(xù)時(shí)間較長。為了能在夏季大負(fù)荷期間將溫度控制在65℃以下，一路冷卻已不能滿足現(xiàn)場需求。

如果在接線板對向引入另一路壓縮空氣來冷卻，絕緣桿的長度有限，位置調(diào)整不好，會(huì)造成風(fēng)向?qū)α鳎L(fēng)速相互抵消，反而降低冷卻效果。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，將壓縮空氣管從絕緣桿內(nèi)穿過，一側(cè)頭部開成十字口并用8號鐵絲折成七字彎頭一起固定，近距離調(diào)整好角度后，將其固定在附近的支架上，能夠有效控制跑偏程度、增加冷卻面積，使得冷卻點(diǎn)和面相重合，提升冷卻效果。

兩路冷卻管安裝后，7至9月份在最高環(huán)境溫度39.3℃、負(fù)荷600MW時(shí)，發(fā)熱點(diǎn)溫度最高點(diǎn)63℃，與AB相相差5℃左右，其余負(fù)荷段均處在33℃～55℃之間，并且冷卻點(diǎn)的位置一直處于固定狀態(tài)未進(jìn)行新的調(diào)整。9月底隨著環(huán)境溫度的降低，發(fā)熱點(diǎn)溫度控制在23℃～36℃之間，與其他兩相溫差在2℃～5℃左右。

從發(fā)現(xiàn)異常溫升、采取相關(guān)措施到機(jī)組停運(yùn)，共計(jì)5個(gè)月的時(shí)間里，經(jīng)過不斷檢查、測溫、分析、調(diào)整、優(yōu)化、再檢查、再調(diào)整的循環(huán)方式，并且每天都進(jìn)行參數(shù)比較和設(shè)備劣化分析，將異常點(diǎn)溫度有效控制在規(guī)定范圍內(nèi)，保障了變壓器套管的安全運(yùn)行。

5 檢修消缺

機(jī)組停機(jī)后對中性點(diǎn)套管進(jìn)行全面檢查，首先，拆卸之前對4條固定螺栓進(jìn)行檢查，螺栓緊固無松動(dòng)，并與A、B相進(jìn)行對比，從表面上排除了上次檢修完螺栓未緊固到位引起異常溫升。

使用雙臂電橋?qū)θ嘟泳€板直流電阻進(jìn)行測試對比，分別測量A、B、C三相中性點(diǎn)套管頂部柱頭與接線板之間的直流電阻，判斷三相的接觸情況及氧化程度，分別為7、7、9uΩ，三相互查不明顯。

然后拆除C相接線板，發(fā)現(xiàn)左上部及右下部局部發(fā)黑，導(dǎo)電膏表面干澀分裂成花紋狀。用酒精清擦表面的導(dǎo)電膏，檢查發(fā)現(xiàn)左上部螺栓孔外側(cè)局部有被電腐蝕現(xiàn)象，被腐蝕部分已經(jīng)凸凹不平。使用金相砂紙打磨表面去除氧化層后，使用金屬檢測儀進(jìn)行材質(zhì)分析，套觀側(cè)柱頭接線板為黃銅，表面鍍有一層錫而且局部已漏銅，而引線側(cè)接線板為純鋁材質(zhì)，說明兩接線板之間沒有使用銅鋁過渡，銅板表面鍍錫直接相連。

銅鋁兩種金屬的電化性質(zhì)不同，如果將其直接連接，一旦遇水、二氧化碳及其他雜質(zhì)形成的電解液時(shí)，就形成了一種化學(xué)電池，即所謂的電化腐蝕。這樣就會(huì)引起銅鋁之間接觸不良，接觸電阻增大。當(dāng)有電流通過時(shí)，將使接頭部位溫度升高，而溫度升高更加速了腐蝕，增加了接觸電阻，造成惡性循環(huán)。由于主變上方空冷島散熱管束每年5月就開始一直沖洗，給本來就有隱患的接頭營造了一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)環(huán)境，經(jīng)過長期反應(yīng)，最終導(dǎo)致接觸面發(fā)生腐蝕，局部接觸面減小、接觸電阻增大，破壞了溫度平衡，造成異常發(fā)熱。

發(fā)現(xiàn)異常之后，用酒精清擦A、B相套管接線板表面的導(dǎo)電膏，檢查表面存在輕微氧化，用金相砂紙打磨表面后恢復(fù)正常。

對C相接線板腐蝕點(diǎn)進(jìn)行打磨拋光后，重新進(jìn)行表面燙錫處理，三相之間加裝2mm×100mm×100mm的銅鋁過渡片，表面涂導(dǎo)電膏，同時(shí)更換為不銹鋼螺栓。使用雙臂電橋測量A、B、C三相中性點(diǎn)套管接線板直流電阻，分別為2、3、3uΩ，直流電阻明顯降低。

為了進(jìn)一步確認(rèn)套管的完好性，打開C相中性點(diǎn)套管末屏，測量末屏對地絕緣電阻，測量值為3.58GΩ，符合不小于1G歐的要求[1]。同時(shí)取油樣進(jìn)行絕緣油色譜分析，檢查套管內(nèi)部是否發(fā)生異常放電。分析數(shù)據(jù)總烴值13.7ul/L、氫氣113ul/L、無乙炔，符合《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》要求[3]。

機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)后對其進(jìn)行紅外成像檢測，A、B、C三相溫度為1、2、1℃（機(jī)組負(fù)荷420MW，環(huán)境溫度-5℃），套管運(yùn)行正常。

6 結(jié)語

變壓器套管在拆接引線過程中，要密切注意檢查各金屬部位連接是否良好、接觸面是否光滑平整，接引線前接觸表面應(yīng)打磨光滑，銅接觸面應(yīng)做燙錫處理，然后涂一層導(dǎo)電膏，銅鋁結(jié)合面使用銅鋁過渡片連接，減小接觸電阻，避免發(fā)生電腐蝕引起過熱異常現(xiàn)象。紅外成像技術(shù)是檢測電氣設(shè)備異常發(fā)熱的有效手段，合理制定檢測計(jì)劃能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并采取有效措施，防止事故擴(kuò)大化，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。文章從重大隱患的發(fā)現(xiàn)到控制，再到解決，堅(jiān)持機(jī)組帶病運(yùn)行5個(gè)月，有力保障了設(shè)備的安全運(yùn)行，為以后解決同類異常過熱現(xiàn)象的處理提供了依據(jù)和實(shí)例，值得借鑒。

參考文獻(xiàn)

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