东莞供电局 广东东莞 523000
摘要：变压器套管是变压器的重要部件。其头部的结构和质量的好坏将直接影响变压器的整体结构性能。例如变压器套管头铜质线耳问题会造成变压器套管发热、线耳爆裂等问题。为了确保变压器的安全运行，现对变压器套管头线耳的结构作了进一步的改进。
关键词：变压器套管头；线耳；改进
Development of Improved Transformer Casing Head
Wu Zhuoquan，Guo Jinhong
（Dongguan Power Supply Bureau，Dongguan，Guangdong，523000）
Abstract：Transformer casing is an important part of the transformer. The structure and quality of the head will directly affect the performance of the overall structure of the transformer. For example，the transformer casing head copper wire ear problem will cause the transformer casing fever，ear line burst etc.. In order to ensure the safe operation of the transformer，the structure of the casing of the transformer is further improved.
Keywords：Transformer casing head；line ear；improvement
0 引言
电力变压器是构成电网的主要设备，在电力系统中起着电压等级变换的作用。如今，随着我国城市现代化建设的不断推进，用电量不断上升，变压器也逐步向高压、大容量的方向发展。这将对电力变压器的套管头线耳设计提出更高的要求，其设计的优劣将会直接影响到变压器的安全稳定性运行和经济性。
一、现套管头线耳的特点
现在普通存在的套管头线耳所用的零部件较少，但它存在以下两个缺点：1、现场连接时，拧动接线板就有可能破坏套管头，潮气可能影响其连接的接触面及内部密封。2、拧得太紧的情况下，有可能带动接线座一起旋转，焊有引线的接头也会随之转动，有可能把引线头的焊接处拧断，或无法拆卸套管。
二、改进后套管头线耳的特点
为改进现有套管线耳，优化其存在的缺点，该套管线耳包括线夹本体、接线板、抱箍和抱箍紧固块，如图1，现在统一设计结构的基础上，在结构上改进两方面，一是将旧款的线耳厚度从10mm提高至左右等宽的15mm，提高了抱箍抗应力水平；二是将原贯穿一体的抱箍中间均分开槽，上下各穿一颗螺丝，提高了抱箍韧性，降低了局部应力；在材质改进上，采用新型材质材料，使用散热性能好，导电能力强的材质，从而减少变压器套管头线耳引发的缺陷，提高变压器的可靠性。
图1 改进后套管头线耳设计图
三、套管头线耳的试验
为了验证改进后套管线耳是否有更佳抱箍抗应力水平和韧性，本节将在改进前后两种套管线耳对其进行应力试验。本次试验采用SDY2102?型动静态应变测量仪。综合使用X射线法和电测法相结合，用电测法观察试件升、降温时的应力、应变情况，用X射线法进行表面应力的测定。
3.1 高温应变片
采用专门设计的金属基体高温应变片，使用温度上限有60℃和120℃两种，可以根据实际情况进行选择。测量时通过点焊的方法使应变片与套管线耳达到紧密粘接。应变片导线需用耐高温电缆引出到温度较低的位置，再焊接到普通电缆上，最后与应变测量仪的接线柱相连接。
3.2 测试方法
采用SDY2102?型动静态应变测量仪，由计算机辅助实现应力数据的动态测量和连续记录。使用该测量仪可以同时对40?个通道进行数据采集，并且每两次数据采集之间的时间间隔可以任意设定，测量数据自动存入计算机中。实际测量时在比较关键的时间段，如升、降温过程中，数据采集频率设定为每分钟采集一次数据，而在设备稳定运行后则设定为每五分钟采集一次数据。高温测量时的温度补偿是通过在测量片旁边点焊温度补偿片的方法实现的在测量应变的同时还使用激光测温仪对测力点附近的温度进行人工测量。测量得到的数据为各测试点处微应变随时间的变化规律以及相应的温度变化，微应变变化规律与被应力变化规律一致，因此可以反映出被测点的应力变化趋势。理论上在弹性范围内用应变乘以材料的弹性模量就可以得到应力，但是弹性模量是温度的函数，因而在由应变计算应力时必须知道当时的温度状态，同时应变片的电阻也有一定的电阻温度系数，这就是必须要进行温度测量的原因在温度以及其它相关参数已知的情况下，通过测得的微应变数据就可以求得应力值。
3.3 典型应力分布分析
图2?和图3?为具有代表性的应力分布测试结果，图中给出的是改进前后两种套管线耳应力随时间变化曲线，其中图2?为升温过程，图3?为稳定运行状态。图中显示在升温阶段应力幅的变化较大，并且有很大的波动，但总的趋势是随时间的延长和温度的升高应力不断增大。当温度达到90℃以上后，应力幅开始趋于稳定。对改进前后两种套管线耳的情况发现，改进后线耳的应力大于对改进前线耳，表明改进后线耳承受的载荷大于改进前线耳。同时改进后的横向和纵向应力水平基本相当，说明线耳受力状态为承受剪应力。整个升温过程结束改进后线耳总的应力达到240MPa?左右，表明在改进后线耳处应力已达到较高的水平。同时应力变化曲线中还存在明显的小幅周期性应力波动，波动振幅约为?40MPa~50MPa，频率约为10
分钟，而且这一现象在大多数曲线中都可以?观察到。图3?为线耳运行达到相对稳定状态后改进前后线耳的应力——时间曲线。可以看出在相当长的时间内应力幅的平均值基本保持不变，即在稳定运行阶段测试点处的平均应力水平没有出现大的变化。这一阶段应力分布的特征是在一条几乎是水平的曲线上存在明显的小幅周期性应力波动。这说明即使在稳定运行阶段改进后线耳仍然承受着交变载荷，因而必然存在疲劳过程。虽然疲劳应力幅不大，但考虑到改进后线耳总的应力比较大，交变载荷是在较大应力基础之上的。
图2 改进前后线耳升温过程中横向及纵向应变随时间变化曲线（从上到下依次为改进后线耳横向、纵向、改进前线耳横向、纵向应力曲线）
图3 改进前后线耳稳定运行阶段横向及纵向应变随时间变化曲线（从上到下依次为改进后线耳横向、纵向、改进前线耳横向、纵向应力曲线）
四、结论
本文着重研究了套管线耳改进，同时进行了改进前后线耳抗应力水平和韧性试验，通过对比分析实验结果可得以下结论：
（1）改进后线耳靠原贯穿一体的抱箍中间均分开槽，上下各穿一颗螺丝，提高了抱箍韧性，大大降低了局部应力。
（2）相对于改进前，随着温度的升高，其抗疲劳强度大大增强，从而减少变压器套管头线耳引发的缺陷，提高变压器的可靠性。
参考文献
二、张凤祥. KYN44A-12油纸电容式套管头部结构的改进[J]. 变压器，1980，08
三、Proto. X射线衍射测试零件应力水平 [J]. 经济导报：汽车工业，2008（2），108-112.
作者简介：
吴灼权1962—，男，大专，技师，从事电气设备运行维护工作
郭锦洪1989—，男，本科，助理工程师，从事电气设备运行维护工作
职创项目：改进型变压器套管头线耳的研制
项目编号：GDZC-031920160025
论文作者:吴灼权,郭锦洪
论文发表刊物:《电力技术》2016年第10期
论文发表时间:2017/1/9
标签：应力论文; 套管论文; 应变论文; 变压器论文; 温度论文; 管线论文; 测量论文; 《电力技术》2016年第10期论文;