引言

電力變壓器是構(gòu)成電網(wǎng)的主要設(shè)備,在電力系統(tǒng)中起著電壓等級(jí)變換的作用。"將軍帽"是大型電力變壓器套管帽蓋式頭部結(jié)構(gòu)的俗稱,是變壓器高壓套管的一個(gè)重要部件。將軍帽安裝和檢修工藝的好壞直接影響變壓器運(yùn)行的安全性。若將軍帽安裝和檢修工藝不良,輕則會(huì)造成變壓器高壓側(cè)接頭溫度過高,重則可造成變壓器進(jìn)水,影響變壓器的絕緣性能及安全運(yùn)行。因此,提高將軍帽安裝與檢修工藝水平,對(duì)于保障變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行十分重要。

1現(xiàn)狀問題

近些年,電力系統(tǒng)發(fā)生過多起變壓器運(yùn)行事故,其中變壓器套管的事故率占據(jù)較大比例。目前,傳奇電氣(沈陽)有限公司套管將軍帽(以下簡稱"傳奇將軍帽")的使用量龐大,日常運(yùn)維中,變壓器套管發(fā)熱故障頻發(fā),處理效果并不理想。某地區(qū)供電局共有23臺(tái)220kV變壓器、140臺(tái)110kV變壓器使用傳奇將軍帽。據(jù)統(tǒng)計(jì),該供電局近年傳奇將軍帽套管發(fā)熱情況如圖1所示,某變電站#1主變變中B相傳奇將軍帽發(fā)熱情況如圖2所示。

套管廠家提供的將軍帽安裝步驟如下:

(1)將引線接頭連同變壓器引線從套管導(dǎo)電管中拉出,用圓柱銷將引線接頭固定到導(dǎo)電管長條孔上。

(2)先裝鋁墊圈,再裝軟木墊。

(3)把將軍帽戴在引線接頭上,用手慢慢旋入。

(4)用專用扭力扳手旋緊,扭緊扭矩如表1所示。

(5)此時(shí)安裝孔可能未對(duì)準(zhǔn),逆時(shí)針方向回旋將軍帽,最大回旋角度60°。

(6)對(duì)準(zhǔn)安裝孔,用扭力扳手旋緊6個(gè)將軍帽螺栓,扭矩達(dá)7.7N·m。

傳奇將軍帽部位結(jié)構(gòu)如圖3所示。套管將軍帽與導(dǎo)電頭采用螺紋連接,變壓器引線接頭與導(dǎo)電頭之間的接頭最容易出現(xiàn)故障,發(fā)熱缺陷多發(fā),其中一個(gè)原因是沒有合適的專用工具來按廠家要求力矩進(jìn)行緊固。根據(jù)廠家安裝指導(dǎo)書,72.5kV和126kV、630A套管的將軍帽緊固力矩應(yīng)為15N·m,72.5kV和126kV、1250A套管以及252kV套管的將軍帽緊固力矩為25N·m。若將軍帽緊固過松,會(huì)導(dǎo)致兩者間壓力不足,接觸不可靠,在變壓器運(yùn)行時(shí)將軍帽產(chǎn)生過熱現(xiàn)象,嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)電頭與變壓器引線接頭完全融為一體:若將軍帽緊固過緊,力矩過大,容易損傷螺絲,導(dǎo)致其失去彈性,特別是長期運(yùn)行導(dǎo)致溫升較大后,再拆卸重裝易造成螺絲彈性不足。此外,還可能導(dǎo)致定位銷銷孔破裂,導(dǎo)電管與將軍帽之間退絲、松動(dòng),從而產(chǎn)生發(fā)熱。

將軍帽上下為同心但不同直徑的圓柱體,使用一般的力矩扳手進(jìn)行旋緊緊固時(shí)沒有可固定的位置:如徒手旋緊,則達(dá)不到要求的扭矩。使用喉鉗或皮帶扳手扳動(dòng)將軍帽杯,緊固過程中存在以下問題:

(1)會(huì)對(duì)將軍帽杯外表的漆層造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷,可能造成將軍帽杯外表面不平、磨損嚴(yán)重,在高電場(chǎng)下產(chǎn)生電暈:

(2)用力過大時(shí)容易打滑,有誤傷工作人員的風(fēng)險(xiǎn):

(3)安裝將軍帽時(shí),無法對(duì)將軍帽的緊固力矩進(jìn)行精確控制,易使其不符合安裝標(biāo)準(zhǔn),可能導(dǎo)致將軍帽松動(dòng)或過緊,從而存在設(shè)備安全隱患:

(4)喉鉗重量較大,極易出現(xiàn)人員滑倒、打爆瓷瓶、工具墜落等問題,威脅設(shè)備及人身安全,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員安排要求也更高:

(5)喉鉗的操作有正向、反向之分,操作時(shí)需緊握喉鉗虎口,難度較大,若工作人員對(duì)喉鉗的操作使用規(guī)范不熟悉,會(huì)嚴(yán)重影響檢修效率。

2工具設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的將軍帽拆裝工具存在工作效率低下、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)偏高的固有弊端,基于以上問題,本文提出了一種專用工具,能夠準(zhǔn)確、快速地完成將軍帽的緊固,并使密封圈與將軍帽一起轉(zhuǎn)動(dòng),確保力矩值符合廠家設(shè)計(jì)要求,提高設(shè)備的安全可靠性。

2.1扳手的選擇

考慮到將軍帽整體上下為同心但不同直徑的圓柱體,沒有可以卡扳手的位置,但連接法蘭上有螺栓安裝孔,而且螺栓安裝孔內(nèi)部是沒有螺牙的,可使用AMF較接銷子扳手,用于卡住將軍帽的螺栓固定孔,實(shí)現(xiàn)旋緊緊固。購置的較接銷子扳手如圖4所示。

2.2數(shù)顯扭力器的選擇

使用AMF較接銷子扳手旋緊時(shí),無法得知所用的扭矩是多少。但市面上的力矩扳手都沒有合適的卡頭可以卡住將軍帽。在滿足扭矩范圍、精度的情況下,選擇了無通信功能,接口為9mm×12mm凹方頭的數(shù)顯扭力器Rsx-980,測(cè)量范圍為12~60N·m,精度達(dá)到±2%。在旋緊過程中可實(shí)時(shí)掌握力矩大小,以便選擇對(duì)準(zhǔn)最接近力矩要求的螺栓孔位置,避免常規(guī)力矩扳手達(dá)到力矩值時(shí)才脫扣發(fā)聲,無法選擇最佳對(duì)準(zhǔn)螺栓孔的位置。購置的數(shù)顯扭力器如圖5所示。

圖5 購置的數(shù)顯扭力器

2.3對(duì)較接銷子扳手手柄進(jìn)行改裝

在較接銷子扳手的手柄后端焊接一個(gè)凸方頭,用以對(duì)標(biāo)插入數(shù)顯扭力器9mm×12mm的國標(biāo)凹方頭,實(shí)現(xiàn)二者的配合使用,如圖6所示。焊接的凸方頭兩端各有一凸起部分,用于卡位,保證了較接銷子扳手與數(shù)顯扭力器連接穩(wěn)固且拆卸方便,改裝組合后的工具如圖7所示。

圖6 改良后的扳手接口

圖7 工具的加工組合

2.4專用工具的優(yōu)點(diǎn)

(1)安全可靠:較接銷子扳手材質(zhì)為特種鋼,其固定銷頭尺寸為6mm,用于卡住將軍帽自有的螺栓安裝孔作為受力對(duì)象實(shí)現(xiàn)旋緊緊固。使用過程不會(huì)造成人身、設(shè)備損害,具有良好的安全可靠性。

(2)簡單快捷:使用前只需要將較接銷子扳手與數(shù)顯扭力器對(duì)接,將較接銷子扳手固定銷放置于將軍帽的螺絲孔中即可實(shí)現(xiàn)旋緊緊固,操作高效又簡單方便。

(3)經(jīng)濟(jì)實(shí)用:專用工具包括較接扳手、數(shù)顯扭力器、力矩扳手卡口,制造成本較低。成套工具僅重986g,比15寸活動(dòng)扳手(1353g)還要輕,可方便輕巧地在變壓器套管上使用。

(4)精確通用:數(shù)顯力矩扳手測(cè)量范圍為12~60N·m,精度達(dá)到±2%,能有效確保力矩值達(dá)到規(guī)范要求。較接銷子扳手軸銷間距調(diào)節(jié)范圍為80~125mm,亦可更換不同的較接銷子扳手與數(shù)顯扭力器組裝,可適用于南京智達(dá)等同結(jié)構(gòu)套管以及其他同類型物體的緊固。

3應(yīng)用實(shí)效

本文所述傳奇套管將軍帽緊固工具已在變壓器套管發(fā)熱處理、新套管安裝等工作中應(yīng)用,截至目前,完成檢修的套管將軍帽與導(dǎo)電頭的螺紋連接位置沒有出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象,達(dá)到了預(yù)期的效果。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用如圖8所示。

圖8 專用工具的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

工作經(jīng)驗(yàn)、熟練程度不同的員工使用喉鉗、皮帶扳手和專用工具對(duì)將軍帽進(jìn)行拆裝的耗時(shí)對(duì)比如圖9所示。由此可見,使用專用工具可使將軍帽的拆裝時(shí)間減少一半以上,效果明顯。此外,熟手員工和新手員工在使用專門工具拆裝將軍帽的時(shí)間相差不大,可見專業(yè)工具操作便捷,容易上手,推廣性好。

4結(jié)語

本文提出了一種傳奇套管將軍帽緊固專用工具,該工具輕便、快捷、準(zhǔn)確、成本低,且較接銷子扳手軸銷間距可調(diào)節(jié),亦可更換不同的較接銷子扳手與數(shù)顯扭力器組裝,以適用于不同廠家的將軍帽,具有較高的通用性:能有效解決日常維護(hù)、檢修將軍帽時(shí)由于沒有按廠家要求進(jìn)行緊固而導(dǎo)致設(shè)備損壞或檢修后發(fā)熱的缺陷問題。

這種實(shí)用工具滿足簡單、易用要求,提高了套管將軍帽發(fā)熱缺陷處理的檢修質(zhì)量,減少了停電次數(shù),提高了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行質(zhì)量,應(yīng)用前景良好。