500 kV高压套管出线端过热的检修及分析

王福政，张清平

(华电国际邹县发电厂，山东 邹城 273522)

0 引言

电气一次回路中经常因接触电阻增大而发生过热故障，华电国际邹县发电厂1000 MW机组500 kV主变压器C相高压绝缘套管，在正常运行期间例行红外线测温时发现出线端过热，温度最高达66℃，而环境温度只有15℃。在等待停机期间继续对过热处进行跟踪观察，未发现温度有上升趋势。机组临时停机时对该套管进行了检查。

1 检修过程

1.1 外观检查情况

检查发现出线线路接线板与佛手接线板接触良好，无氧化层、无过热痕迹。佛手腕部与将军帽圆柱接触面良好，无氧化层和过热痕迹。将军帽底边4个固定螺栓的周围油漆表面可见过热变黑现象，螺栓处的密封垫也受热轻微炭化。根据将军帽的外观检查情况进行初步分析后，确定红外线测温时发现的过热热源来自将军帽内部，于是决定拆除将军帽进行检查。

1.2 拆除将军帽

拆除将军帽的4个固定螺栓进行检查，未见异常。分离将军帽底边与套管顶部油箱平面间的密封胶垫后，将军帽沿纵向活动。准备旋下将军帽时发现将军帽旋转不动，使用管钳并加长力臂(共1 m)，仍无法拆卸。

1.3 检修方案

会同变压器厂与高压套管生产厂家技术人员共同分析后，认为将军帽拆卸不动与局部过热有直接关系，根据红外热图和将军帽底边螺孔周围的过热情况，判断为套管的穿缆线到将军帽之间存在问题，必须进行解体检查。在不伤害穿缆铜头外螺纹的前提下，对将军帽进行破坏性拆除，如拆除后能确认铜头的外螺纹完好可用且穿缆无异常，则更换将军帽，复装后进行直流电阻试验，试验合格后投入运行;如高压套管穿缆系统已不能使用，则变压器进行放油，对高压套管和穿缆进行检修更换。

1.4 检修步骤

(1)在将军帽圆柱顶部画出十字线，用切割王沿十字线向下切割，直到内螺纹顶部空间。

(2)通过割缝观察，确认了不伤害内螺纹的允许切割厚度，用切割王沿圆柱表面保持允许厚度进行纵向切割，直到圆柱底部。纵向切割厚度如图1所示。

图1 纵向切割厚度

(3)纵向4道割缝完成后，沿割缝尾部的圆周方向进行切割。

(4)用斜錾从顶部割缝处向下插入，胀开割缝，圆柱部分拆除完毕。

(5)由于圆柱部分拆除后仍不能旋下将军帽，所以对底盘也进行了切割。切割底盘时先在锥形部分切割出一个小口，将破布塞入将军帽并充满内部空间，防止切割产生的铜屑沿套管中心孔进入套管内部。

(6)腐蚀情况检查。对穿缆铜线头部螺纹进行检查，发现铜头的螺纹连接处有2/3发生腐蚀。将军帽圆柱内螺纹的同样位置也有严重的腐蚀，穿缆线铜头以下均正常。试将穿缆整体上提，整体活动正常。将军帽内螺纹腐蚀情况如图2所示。

图2 内螺纹腐蚀情况

(7)处理螺纹缺陷。对穿缆铜头的螺纹用板牙进行整丝处理后，铜头的螺纹只有轻微的损伤，可以使用。对新的将军帽进行清理，更换密封垫进行复装。经过绕组直流电阻试验合格后，恢复高压引出线，变压器投入运行。

(8)检验。经红外线测温检查，修后高压套管出线端部温度为30℃，环境温度为25℃。

2 原因分析

2.1 发热原因

高压套管出线端将军帽与穿缆铜头螺纹连接不良，引起出线端的接触电阻增大，产生电阻热。由于螺纹配合的2种材质均为铜，所以，热量传递至表面而被红外检测设备观察到。

2.2 螺纹腐蚀情况分析

500 kV高压套管为英国TRENCH公司产品，将军帽为一整体黄铜结构，中心穿缆线头为紫铜。观察将军帽内螺纹腐蚀情况，腐蚀区域仅限于螺纹连接的配合部分，空螺纹部分的表面呈现黄铜本身的金属光泽，完全没有腐蚀现象。腐蚀的螺纹间可以找到电弧烧蚀的痕迹，螺纹的牙型已被蚀平，腐蚀面可见紫铜光泽。穿缆铜头的外螺纹在与将军帽配合的对应部位同样存在腐蚀现象，螺纹的牙型完整，表面为粗糙的红色，空螺纹的表面为紫铜本身的金属光泽，无氧化铜。可以判定黄铜腐蚀程度远大于紫铜，内外螺纹的缺陷是电蚀烧伤或其他原因的腐蚀形成的。穿缆铜头螺纹腐蚀情况如表图3所示。

图3 穿缆铜头螺纹腐蚀情况

2.3 螺纹连接松动的分析

按照国家标准的规定，螺纹的连接配合必须存在一定间隙，以使螺纹连接顺利进行，在有紧固力的情况下可以实现单面螺纹的紧密接触。反之，如果螺纹间存在间隙，可以认为螺纹配合没有紧固作用力。对于高压套管穿缆铜头与将军帽间的螺纹配合同样适用，将军帽的螺纹部分没有紧，使其内外螺纹间存在间隙。

2.4 综合分析

(1)由于将军帽螺纹旋入的长度不足，使内部螺纹配合的接触面积减少，引起高压套管电流通路的通流面积减少，电流密度增大，提高了在接触电阻上产生的压降。

(2)由于将军帽没有旋到底并施加一定的紧固力，内部螺纹的配合成为松配合，不能保证内部螺纹间的良好接触。

(3)由于电流通路的接触面电阻增大，负荷电流在接触面产生的压降增大，同时产生电阻热。由于电流密度增大，在不规则的螺纹间隙内产生电位差而引起电弧烧伤，并由点到面逐渐扩大。

(4)由于主导电回路中的接触电阻增大，部分负荷电流经油箱外壳、4个将军帽固定螺栓及将军帽进入出线，由于此路径中4个不锈钢螺栓的电阻率高，产生大量电阻热，使螺栓周围的漆层受热变色(如图4所示)。

图4 螺栓周围的漆层受热变色情况

(5)由于良好接触面不断减少,加重了剩余接触面的通流负担，引起恶性循环，发热量增加。当变压器的高压绕组出线到将军帽的导电回路通流面积减小到一定程度时，高压套管出线端将因过热发生熔断。

3 结束语

在此次检修中，发现高压套管出线螺纹有腐蚀现象，在电力设备检修工作中还没有先例，腐蚀的原因有待进一步分析，其检修过程和检修工艺具有较高的参考价值。由于在安装变压器时没有旋紧将军帽，在高压套管出线端部造成发热故障，所以，在变压器的现场安装和检修工作中，应注意每个工序的完成情况。在变压器运行中，应定期进行红外线测温监督工作，及时发现及时处理。华电国际邹县发电厂由于发现及时，处理得当，避免了因变压器放全油更换高压套管穿缆工作引起的长时间停机消缺，减少了发电损失。