王鹏飞
(中国南方电网超高压输电公司天大理局 云南省 大理市 671000）
摘要：通过对一起换流变压器网侧高压套管将军帽发热故障原因进行分析，找出了处理方法，并提出了防范措施和对策。
关键词：换流变压器；将军帽；发热
Abstract：This paper analyses the causes and solutions of a heat fault for the converter transformer high voltage bushing coupler, then the corresponding preventive measures and countermeasures are presented.
Key words：Converter transformer；coupler；heat fault
1.概述
将军帽是大型电力变压器高压套管外部接线端子的俗称，既是高压侧引线的载流元件，提供与外部引线的连接，还是高压套管顶部密封件，可保证变压器本体中绝缘油与外界隔绝。将军帽发热故障会导致换流变无法正常运行，严重影响高压直流输电及电网系统的稳定运行。本文通过对一起典型的将军帽发热故障案例进行分析而提出相应的几点建议。
案例：某换流站运行人员在巡视过程中发现某台换流变网侧高压套管顶部将军帽与接线板连接部位有过热现象（红外测温）。停电现场检查，拆除套管将军帽后，发现将军帽与导电管的部分螺纹有明显烧蚀痕迹，如图1图2。对其他换流变进行排查，发现相同部位也存在轻微烧蚀痕迹。
图1烧蚀的套管头部
图2烧蚀的套管头部
2.原因分析
2.1设计缺陷
目前南网换流变网侧套管为导电管载流式套管，其头部配将军帽，结构设计如图3，通过将军帽与导电管螺纹旋紧载流，将军帽上部配有分裂式接线板。设计时考虑套管导电管热膨胀会使将军帽与油枕过渡板产生间隙，并未在将军帽上打孔螺栓定位，换流变正常运行温度升高至50℃～60℃时，套管本体温度稍低，此时最大间隙为3mm。将军帽与导电管螺纹旋紧时会压缩将军帽底下的 “O”形橡胶垫0.7mm左右，套管出厂和正常低温（40℃左右）静态运行时，被压缩的“O”形橡胶垫产生反弹力起到轻微并紧将军帽作用。
但换流变压器的运行条件较普通变压器更为恶劣，振动及引流母线的应力更大，正常运行时产生的间隙使橡胶垫无法紧固将军帽，在振动及母线应力的影响下，将军帽缺乏水平方向紧固会导致将军帽松动，产生套管与将军帽接触不良、水分进入锈蚀套管等问题，从而导致将军帽运行时发热烧蚀设备。
图3 将军帽结构
2.2安装问题
由于安装后换流变网侧高压套管极高，验收时很难对将军帽安装情况进行检验。如果安装前拆卸过将军帽，又没有旋紧复位；工人未按正确顺序安装或者安装接线板时方法不当造成硬损伤，都会造成将军帽和导电管螺纹配合松动，导致运行过热烧蚀螺纹。
2.3运行疏漏
运行时，每月对将军帽进行一次红外巡视，即使发现温度稍高也需要等到大修时才能进行检查，不能及时发现处理将军帽发热等问题。
3.处理方法介绍
3.1方法一：制作全螺纹将军帽并使用弹性紧固件产生持续并紧力
制作全螺纹将军帽,如图4，在将军帽上均匀打孔用于水平固定，同时增加旋接螺纹配合长度20mm，可增加载流面积和稳定性，充分利用原导电管头部螺纹长度。结合尺寸，配置弹性紧固件，如图5，每套弹性紧固件所用平垫和弹簧的自然高度为30mm，最大压缩量为10mm，弹力为700N，剩余压缩量为3mm，满足使用条件。
3.2方法二：制作带弹性板将军帽并使用并紧螺母定位紧固密封
制作带弹性板及定位孔的将军帽，如图6，将军帽与弹性板连接处焊缝为双面焊接，焊接后镀锡，弹性板有可靠伸缩变形性，足以运行时导电管微小膨胀伸长；使用软木橡胶垫圈及并紧螺母密封，安装结构如图7。该方案中，将军帽与弹性板焊接成一体，使用螺栓紧固定位，且并紧螺母有并紧力，运行时将军帽不会出现松动及过热现象。软木橡胶垫不易老化，紧固后，被压在弹性板和压圈底下，不外露，对将军帽与过渡板之间起到很好密封和防雨水潮气作用。改造后套管进行温升试验、弹性板疲劳试验和头部局部密封试验，均满足标准。
3.3方法比较
方法一并不能解决由于导电管发热带来的膨胀间隙，并且导电管膨胀后顶起将军帽受力过大可能引起导电管损坏。所以比较后选择方法二进行改进。
图6
4.关于将军帽的三点建议
4.1制造建议
针对上述发现的问题，针对将军帽的通病，有如下几点建议：
1.制造时提高加工精度，注意将军帽与导电管的公母螺纹公差配合情况。
2.在厂家安装试验时留下标记，记录将军帽和与之匹配的套管，成对登记；将军帽安装后用信号笔记录与导电管的相应位置。
3.将军帽检查更换不宜，挑选密封性能好，老化周期长的垫圈。
4.2安装建议
安装工艺不到位也是后期导致将军帽出现问题的主要原因，我们在安装中应做到：
1.严格遵守安装顺序及相关安装规程。
2.旋紧时，注意防止丝口抢丝等问题。
3.包括接线板等所有原件安装完成后按照验收表单进行检查。
4.3运行建议
在日常的运行中，对将军帽的监测主要为红外巡视及望远镜观测，检测将军帽的温度及是否漏油，巡视中有意识的针对检查，及时发现故障，消除缺陷，保证系统的稳定运行。
参考文献：
[1]陈化钢. 电力设备预防性试验方法及诊断技术[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 2001.
[2] 郭清海． 典型变压器故障案例分析与检测［M］． 北京:中国电力出版社，2010: 167 － 202．