变压器中性点套管接线板异常发热处理研究

于守彪

摘 要：某公司主变压器运行中红外成像检测时，发现C相中性点套管顶部柱头与接地引线接线板间温度异常升高，为了保障变压器的安全运行，随即采取相关控制措施，将温度控制在有效范围内，坚持运行5個月。文章针对上述重大缺陷，从发现到解决，探讨有关措施的制定、执行及处理方法。

关键词：中性点套管;发热;检查与处理

中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2020）11-049-02

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

套管作为变压器的重要组成部分，起绝缘和固定导杆的作用，触面存在接触不良，容易导致套管局部发生过热缺陷，严重时引起套管内部电容芯子损坏击穿、引线变形烧断，甚至爆炸破损，造成变压器损坏。

主变压器中性点套管是由西安西电高压电瓷有限责任公司2007年生产的油纸电容式套管，型号为BRW-40.5/16000-4。对主变压器红外成像检测时，发现C相中性点套管顶部柱头与接地引线接线板处温度达到82℃～88℃（环境温度26.8℃），并有上升趋势，A、B相接线板处温度分别为51℃、49.5℃。当发现异常缺陷后，立即组织进行故障点的分析并采取了相关控制措施，将温度控制在有效范围内，避免热传导至将军帽以下，造成套管事故的发生。由于各项防控措施的有效执行，机组坚持运行了5个月。

1 异常分析

发现温度异常后，立即组织对C相中性点套管接线板进行近距离检查，通过望远镜观察，接线板四条固定螺栓弹簧垫处于压平状态，螺栓紧固，对套管本体进行红外成像，本体温度36.6℃，套管本体和末屏处无异常发热点，套管本体油位正常、无渗漏油现象。

查阅试验报告，2019年11月对主变压器进行了状态评估，将绕组的直流电阻、绕组连同套管的介质损耗及电容量、套管的介质损耗及电容量、末屏对地的绝缘电阻的测试、绕组的泄漏电流测量、局部放电试验及油的含气量、油介损试验数据与历次值对比、分析，符合《大唐集团公司电力设备交接和预防性试验规程》的要求，历次套管绝缘油色谱分析，各项指标均合格、无异常[1]。

2 故障点定位

依据《带电设备红外诊断应用规范》，通过对发热点的对比分析，发现套管接线板发热属于电流致热型金属与金属部件连接处的发热，不属于套管本身柱头的异常发热，将军帽以下部位无发热异常现象。根据电流致热型设备缺陷诊断依据，计算相对温差δ来确定缺陷的性质，相对温差δ=T1-T2/T1-T0×100%。其中，T1为发热点温度，T2为正常点温度，T0为环境温度。取当时温度T1=85℃、T2=49.5℃、T0=26.8℃，δ=61%，判定属于一般性缺陷，接线板处接触电阻过大导致异常发热[2]。如果采取相关措施，温度能够得到有效控制，不再继续恶化，设备可以继续运行，不需要立即停机，发热点如图1所示。

3 运行监督措施的制定与实施

在对故障点位置及性质进行定性后，如果现在不停机处理，必须采取降温控制措施来保障变压器的正常运行，避免由于套管事故造成机组非停事故发生。

3.1 点检监督措施

利用绝缘杆在接线板表面结合处涂抹导电膏，融化后封闭氧化层，减少与空气的接触，防止氧化加剧。在接线板处加装一路仪用压缩空气管，将压缩空气管固定在500KV绝缘杆上，同时同向安装一个轴流风机（紧急备用），通过加速空气流动进行冷却，将温度控制在65℃以下（以便留有更长的缓冲处理时间）。

为避免变压器套管损坏事故发生，缩短红外成像检测周期。根据机组负荷规律制定相应的检查时间，每天早中晚检测三次。当温度持续超过95℃并有升高趋势时，及时跟中调沟通联系，将停机检查;当温度超过130℃时，缺陷已发展为紧急缺陷，必须立即停机。每天测量一次中性点接地电流，分析接地运行情况。

3.2 运行监督措施

运行人员注意监视发电机定子电压、电流三相平衡不超过额定电流，零序电压、负序电流无明显增大，变压器电流不超额定电流。

运行人员每班对主变压器进行检查测温两次，应检查以下项目，发现异常及时汇报发电部，通知设备部电气点检：

主变压器C相运行声音正常;上层油温不超过85℃，并与DCS遥测温度比较无明显误差;C相中性点充油套管完整，油位指示不得低于油位计的1/3，变压器各部位无渗、漏油现象;各引线接头无放电现象。

4 措施的优化调整

加装一路压缩空气后，经过1个月的红外监测数据统计分析，当环境温度低于32℃且负荷低于550MW时，温度最高点≤63℃;当环境温度达到34℃、负荷在580MW～600MW时，温度最高点达到67℃，基本每2～3天要调整一次出风口的位置来寻找最佳冷却位置点。而且正处于夏季高温期，随着环境温度的升高，发热点温度在60℃～65℃区间内持续时间较长。为了能在夏季大负荷期间将温度控制在65℃以下，一路冷却已不能满足现场需求。

如果在接线板对向引入另一路压缩空气来冷却，绝缘杆的长度有限，位置调整不好，会造成风向对流，风速相互抵消，反而降低冷却效果。经过反复试验，将压缩空气管从绝缘杆内穿过，一侧头部开成十字口并用8号铁丝折成七字弯头一起固定，近距离调整好角度后，将其固定在附近的支架上，能够有效控制跑偏程度、增加冷却面积，使得冷却点和面相重合，提升冷却效果。

两路冷却管安装后，7至9月份在最高环境温度39.3℃、负荷600MW时，发热点温度最高点63℃，与AB相相差5℃左右，其余负荷段均处在33℃～55℃之间，并且冷却点的位置一直处于固定状态未进行新的调整。9月底随着环境温度的降低，发热点温度控制在23℃～36℃之间，与其他两相温差在2℃～5℃左右。

从发现异常温升、采取相关措施到机组停运，共计5个月的时间里，经过不断检查、测温、分析、调整、优化、再检查、再调整的循环方式，并且每天都进行参数比较和设备劣化分析，将异常点温度有效控制在规定范围内，保障了变压器套管的安全运行。

5 检修消缺

机组停机后对中性点套管进行全面检查，首先，拆卸之前对4条固定螺栓进行检查，螺栓紧固无松动，并与A、B相进行对比，从表面上排除了上次检修完螺栓未紧固到位引起异常温升。

使用双臂电桥对三相接线板直流电阻进行测试对比，分别测量A、B、C三相中性点套管顶部柱头与接线板之间的直流电阻，判断三相的接触情况及氧化程度，分别为7、7、9uΩ，三相互查不明显。

然后拆除C相接线板，发现左上部及右下部局部发黑，导电膏表面干涩分裂成花纹状。用酒精清擦表面的导电膏，检查发现左上部螺栓孔外侧局部有被电腐蚀现象，被腐蚀部分已经凸凹不平。使用金相砂纸打磨表面去除氧化层后，使用金属检测仪进行材质分析，套观侧柱头接线板为黄铜，表面镀有一层锡而且局部已漏铜，而引线侧接线板为纯铝材质，说明两接线板之间没有使用铜铝过渡，铜板表面镀锡直接相连。

铜铝两种金属的电化性质不同，如果将其直接连接，一旦遇水、二氧化碳及其他杂质形成的电解液时，就形成了一种化学电池，即所谓的电化腐蚀。这样就会引起铜铝之间接触不良，接触电阻增大。当有电流通过时，将使接头部位温度升高，而温度升高更加速了腐蚀，增加了接触电阻，造成恶性循环。由于主變上方空冷岛散热管束每年5月就开始一直冲洗，给本来就有隐患的接头营造了一个电化学反应环境，经过长期反应，最终导致接触面发生腐蚀，局部接触面减小、接触电阻增大，破坏了温度平衡，造成异常发热。

发现异常之后，用酒精清擦A、B相套管接线板表面的导电膏，检查表面存在轻微氧化，用金相砂纸打磨表面后恢复正常。

对C相接线板腐蚀点进行打磨抛光后，重新进行表面烫锡处理，三相之间加装2mm×100mm×100mm的铜铝过渡片，表面涂导电膏，同时更换为不锈钢螺栓。使用双臂电桥测量A、B、C三相中性点套管接线板直流电阻，分别为2、3、3uΩ，直流电阻明显降低。

为了进一步确认套管的完好性，打开C相中性点套管末屏，测量末屏对地绝缘电阻，测量值为3.58GΩ，符合不小于1G欧的要求[1]。同时取油样进行绝缘油色谱分析，检查套管内部是否发生异常放电。分析数据总烃值13.7ul/L、氢气113ul/L、无乙炔，符合《变压器油中溶解气体分析和判断导则》要求[3]。

机组启动并网后对其进行红外成像检测，A、B、C三相温度为1、2、1℃（机组负荷420MW，环境温度-5℃），套管运行正常。

6 结语

变压器套管在拆接引线过程中，要密切注意检查各金属部位连接是否良好、接触面是否光滑平整，接引线前接触表面应打磨光滑，铜接触面应做烫锡处理，然后涂一层导电膏，铜铝结合面使用铜铝过渡片连接，减小接触电阻，避免发生电腐蚀引起过热异常现象。红外成像技术是检测电气设备异常发热的有效手段，合理制定检测计划能够及时发现异常并采取有效措施，防止事故扩大化，保证设备的安全运行。文章从重大隐患的发现到控制，再到解决，坚持机组带病运行5个月，有力保障了设备的安全运行，为以后解决同类异常过热现象的处理提供了依据和实例，值得借鉴。

参考文献

[1] Q/CDT 107 001-2005.大唐集团公司电力设备交接和预防性试验规程[S].北京：中国大唐集团公司，2005.

[2] DL/T 664-2016.带电设备红外诊断应用规范[S].北京：国家能源局，2017.

[3] DLT 722-2014.变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].北京：国家能源局，2015.