变压器高压套管发热原因及处理

导言：电力变压器的高压套管是将变压器内部的高压绕组引线引至油箱外部的出线装置，不仅作为引出线之间及引出线对地的绝缘，而且还起着固定引线使之长期通过负荷电流的作用，是变压器的重要附件。变压器套管往往会由于各种原因而导致事故，如局部高温过热、密封不良进水受潮、局部放电等。据统计，变压器套管事故在电力系统运行事故总数中占有很大的比例。变压器套管损坏不仅会造成变压器停电，而且可能会引起套管爆炸，波及周围电力设备，甚至酿成火灾，及时发现、迅速判断、快速处理变压器套管存在问题，有利于设备的健康和电网的安全稳定运行。

一、变压器套管头部发热原因分析

变压器套管头部发热可以简单划分为内部发热和外部发热两种类型。首先，外部的发热情况是有所不同的。由外部导线接触不良而引起的电路发热情况较为常见，线头连接时会进行反复拆装，发热风险难以控制，只能实施针对性的改进措施尽可能的确保各条导线间的正常接触。此外，在将军帽和接线板接触不良时，电阻将会随之增大，功率耗损严重，容易导致组件连接部位温度的不断增高。线路温度越高，氧化速度越快，氧化膜与电阻之间出现反作用，最终烧断线路，使整个电力系统无法正常运转起来[1]。其次，内部的发热情况主要是由于螺纹与引线的接触不当。螺纹与引线连接时应合理计算公差，一旦发生计算失误或者结果偏差，线路电阻就会变大，高热发热现象随之产生。内部故障不易被发现，螺纹和引线的连接又非常隐蔽，所以在发热原因的具体分析与故障问题的实际检测时，就需要依靠先进技术的支持，形成动态监测系统，及时获取变压器套管头部的温度变化。在套管头部可以设置示温片，记录周围区域的温度。当然，示温片具有一定的局限性，对温度的反映并不及时。从这个角度来看，变压器套管头部的内部故障更加明显，而且很容易发生恶化。

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。

二、实例分析

（一）案例一

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°C 。

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。

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。

（二）案例二

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^∘C 和 102^∘C 。

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。

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。

4 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。

三、故障预防

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。

结语：高压套管将军帽发热一类故障的危害较大，所以我们要求变压器生产厂家在进行与预装配时给导电杆打定位孔时要严格控制好位置和精度；在大修或新品验收过程中发现有上述缺陷，必须及时采用相应的措施（垫铜皮方式、延长导电杆外螺纹方式、加深将军帽内螺纹深度方式）及时消除缺陷，杜绝将军帽过热缺陷产生。从套管过热引发的各种缺陷不难看出，引线焊结、安装好坏，都直接威胁着变压器的安全运行，所以必须引起工作人员的高度注意。通过近几年的运行经验证明，只要我们对引线高度重视、认真分析、采取对策，套管头部过热现象就一定能得到彻底根除。

参考文献：

[1]容家伟.变压器高压套管发热原因及处理.建筑理论,2024-12.

[2]罗启维.主变压器中性点套管端部发热原因分析.,2022-11.

[3]宁学锋.变压器套管头部发热的原因分析宁学锋.电力系统及自动化,2018-12.