摘要：套管是变压器绕组引线引出到变压器箱外的装置，起着引线对地绝缘的作用，又是在硫元件之一，因此应具有规定的电器强度和满足热稳定的要求。而电容式套管是现代变压器超高压侧最普遍使用的。它制造安装工艺的好坏直接影响到变压导导的安全运行。而套管接头发热引起的故障在变压器故障中占了很大的比例。为此，本文通过典型的套管接头发热故障进行了探讨、分析，以对同类事故进行总结。
关键词：220kV变压器；套管发热成因；处理方法
变压器套管头部发热故障可分外部接头发热故障和内部接头发热故障。外部接头发热一般是接线板接触面接触不良引起的，接触面未经过压花处理或是接触面未打磨平整存在毛刺等问题都会使接触面接触不良，接触电阻增大，于是接触部位温度升高，导致接触面氧化加快，并形成一层氧化膜，接触电阻越来越大，温度也就越来越高，如此反复，形成恶性循环，氧化膜对电阻产生反作用，致使电阻进一步加大，温度进一步上升。接触面发热缺陷因发热部位外露，容易观测，检查和处理都较为方便，与外部故障相比，变压器套管头部的内部故障不易发现，套管导体部分为穿缆结构，将军帽和线缆头通过螺纹连接，在线缆头处有固定销，如果高压套管将军帽设计不合理或者存在制造工艺方面的问题，由于螺纹和引线的连接方式比较隐蔽，外部难以发现，正常情况下，内螺纹接触良好，接触电阻很小，如果内螺纹尺寸配合不好，容易引起发热，下面从案例出发着重探究套管将军帽内部发热的问题。
1故障成因及危害
套管接头发热一般可分为外部接头故障和内部接头故障。外部接头发热又分两种情况，一种是接线板与外部引线接头连接不良引起的，因为此接头在变压器预防性试验时经常拆接；二是导电头(俗称将军帽)与接线板连接不良引起的。这种接触不良使接触电阻增大，也使消耗功率增大，于是接头处温度升高。高温导致接触面氧化加快，逐渐形成一层氧化膜，接触电阻越来越大，温度越来越高。如此反复，形成恶性循环,如不及时发现，最终结果就是引线烧断，造成事故。内部接头故障一般是内接头松动引起的，内接头指的是导电头内螺纹与变压器绕组引线接头的螺纹连接。如果螺纹连接的公差配合不当，接触电阻将增大，从而产生高温故障。内部故障隐蔽性较强，在电力部门引入红外热像技术作为测试手段之前，只有靠示温片或观察接头变化等方法判断运行中的热故障。由于示温片只能反映所贴位置附近的温度情况，因此有一定的局限性，往往不易及时发现某些运行中的热故障。因此这种热故障容易长期存在并不断恶化。
2实例分析
2.1案例一
2.1.1故障现象
高压试验班在进行红外热成像监测时，发现某主变压器220kV侧B相套管头部发热，温度达到87.4℃。
2.1.2处理前缺陷原因判断
经查看主变套管说明书，发现该套管设计上存在缺陷。在主变220kV引线装入套管导电密封头后，引线上应有一个定位螺母将引线与套管导电密封头压紧，以保证引线与套管导电密封头可靠接触。而该型套管没有定位螺母，导致主变引线和套管导电密封头之间缺少压紧的力量，只靠螺牙之间自然的力量，无法保证可靠接触。在主变负载较大的情况下，就会造成接触面过热。
2.1.3处理方法
检修人员对该主变的套管进行了消缺处理。在拆下该套管导电密封头后，发现主变引线和套管导电密封头相互接触的螺牙处已有放电和过热烧损的痕迹。而套管的结构确实如分析的一样设计上存在缺陷，缺少一个定位螺母。经将主变引线和套管导电密封头过热损伤处打磨处理，在接触面上涂上导电膏，然后恢复安装。这样处理后套管过热情况会得到改善，但该缺陷无法彻底处理，在主变负载较大时仍有出现过热的可能。将该型套管进行更换或由厂家针对该设计缺陷进行改造才能彻底解决该问题。
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2.2案例二
2.2.1故障现象
高压试验班在进行红外热成像监测时，发现另一主变压器220kV侧A相和B相套管头部发热，温度分别达到89℃和102℃。
2.2.2处理前缺陷原因判断
经查看主变套管说明书，该套管设计上不存在前述缺陷。根据经验应该是套管安装时定位螺母没有拧紧，导致引线与套管导电密封头没有可靠接触，引起过热。定位螺母及定位销在套管载流回路中起着很重要的作用，它使绕组引线接头定位后与导电头拧紧，保证螺纹接触面有足够的压力使载流可靠。在导电头与引线接头拧紧以及导电头安装过程中，绕组引线产生了一定的扭矩，这个扭矩与螺纹之间的静摩擦力矩形成暂态平衡。这次故障的原因是在变压器运行过程中，变压器的振动使螺纹之间的静摩擦力减小，由于没有定位螺母和定位销的固定，绕组引线接头的扭矩逐渐释放，即引线产生自转，于是螺纹连接的压力减小，接触电阻增大，恰好此时绕组引线与套管中心铜管内壁接触，于是又通过引线一铜管一密封螺栓形成另一个载流回路。两个载流回路电阻都很大，因此必然产生热故障。
2.2.3缺陷处理
检修人员对该主变套管进行了消缺处理。在拆下A相和B相套管导电密封头后，发现定位螺母明显松动，用手即可旋动。在主变引线和套管导电密封头接触面上涂上导电膏，对定位螺母与导电密封头之间进行了紧固，然后恢复安装，缺陷被消除。
2.3解决方案
该缺陷属安装质量问题，反映了安装工艺和技术监督存在的疏漏。该类缺陷是在主变压器安装中容易出现的问题之一。在主变压器的安装过程中需加强技术监督，对每个环节都严把质量关，才能避免该问题的产生。
3故障预防
要预防这类故障的发生，必须加强工艺纪律，加强检修工艺质量的意识。拆装的套管原设计的零部件一定要保管好。如果套管安装时有定位螺母和定位销，只要安装正确，运行中套管内接头就不会送动。另外，为了避免此类故障引发设备事故，运行和检修人员要加强设备巡视，有条件的单位可以定期进行红外测温，尽早发现潜在故障。另外还有定位销过长，卡住将军帽，从而导致接触面积不足以及垫片上移导致接触面积不足等原因引起的发热。从以上发热情况及处理结果分析，使用此类型套管的变压器在生产过程中工艺上存在缺陷，易产生工艺上的偏差，因此提出如下几方面的反事故措施：（1）加强主变套管红外线测温；（2）发热严重的套管及时停电进行处理；（3）对未发生缺陷的同类型变压器套管，应在停电预试时，在套管将军帽处加装铜皮垫，以增加导电杆与将军帽的接触面积。
4结语
综上所述，在电力系统中，变压器承担着重要的工作职能，只有发挥变压器的实用价值，才能保障电力系统的平稳运行。大型变压器的套管头部存在发热缺陷，为了促进电力企业的可持续发展，掌握科学的变压器套管头部发热处理方法非常重要，变电部门应充分利用红外测温成像技术定期进行检测，力争在缺陷早期发现问题，及时处理。为有效预防套管发热现象，应强化并改善制造、安装环节的工艺。此外，检修过程中应及时参照检修规程的规定，尽可能消除由于检修工艺引发的一系列事故。在已知大型变压器套管头部的发热原因之后，可以采用有效的处理方法。
参考文献：
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[3]曹晓华.变压器电容型套管接头发热现象分析[J].变压器，2003，40（9）：44-45.
论文作者:倪文广
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
标签：套管论文; 引线论文; 变压器论文; 故障论文; 缺陷论文; 接触面论文; 螺母论文; 《电力设备》2019年第7期论文;