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封閉式高壓柜內(nèi)接頭故障處理
2017-11-21 425通過對封閉式高壓柜的運行現(xiàn)狀與接頭發(fā)熱事故的分析，指出了造成此類事故的主要原因，并對預(yù)防此類事故的方法進行了初步的研究、分析，*后指出了可行、實用的高壓柜內(nèi)接頭溫度實時監(jiān)視方法。該方法在電網(wǎng)中的推廣應(yīng)用具有一定的意義。
運行中的電力設(shè)備經(jīng)常發(fā)生接頭發(fā)熱現(xiàn)象，如不及時發(fā)現(xiàn)并處理就會導致嚴重的生產(chǎn)事故。近幾年電力生產(chǎn)中廣泛運用各種先進的溫度測試設(shè)備，如：無線溫度傳感器、紅外熱成像儀等，取得了很好的效果，電力設(shè)備接頭的溫度得到了有效監(jiān)視，接頭發(fā)熱事故大大減少。封閉式高壓柜在運行中不能打開，因此無法測量運行中柜內(nèi)接頭的實際溫度。密封式開關(guān)柜內(nèi)接頭發(fā)熱事故在近幾年有增長的趨勢，已經(jīng)成為嚴重影響安全生產(chǎn)的難題。結(jié)合生產(chǎn)實踐，我們發(fā)現(xiàn)接頭發(fā)熱事故主要發(fā)生在負荷較重的10kV小車式封閉開關(guān)柜內(nèi)，下面以10kV小車式封閉開關(guān)柜為對象對此類事故進行分析。
1、10 kV封閉式開關(guān)柜概況
1.1 10kV封閉式開關(guān)柜的應(yīng)用概況
封閉式高壓開關(guān)柜以其安全可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、占地省、操作方便等優(yōu)點，在開閉站、小區(qū)配電室、變電站內(nèi)廣泛使用。在北京供電局變電管理處所屬的變電站內(nèi)目前登記在冊的10kV密封式高壓開關(guān)柜共有2311臺，分布在北京地區(qū)51座變電站內(nèi)。其中運行時間*長的是右安門變電站的固定式開關(guān)柜，1955年出廠，由華通開關(guān)廠生產(chǎn);*新投產(chǎn)的是西大望變電站型號為ZS1的小車式開關(guān)柜，由廈門ABB開關(guān)廠生產(chǎn)。目前使用中的10kV開關(guān)柜主要存在設(shè)備型號多樣、質(zhì)量參差不齊、備品備件不全、部分設(shè)備嚴重老化等問題。
1.2 封閉式開關(guān)柜結(jié)構(gòu)特點
封閉式高壓開關(guān)柜的一次設(shè)備分布在3個相互獨立的隔室內(nèi)，分別是開關(guān)室、母線室、出線室。按有關(guān)的規(guī)程要求，除實現(xiàn)電氣連接、控制、通風而必須在隔板上開孔外，所有隔室呈封閉狀態(tài)。在開關(guān)室內(nèi)的主開關(guān)上一般有6個主插頭，有18個流過負荷電流的連接點;在出線室有連接出線電纜的3個主接頭與連接旁路刀閘的十幾個接點。以上所說連接點直接流過負荷電流，當負荷較大時存在隱患的連接點就會發(fā)熱。由于發(fā)熱點在密封柜內(nèi)，運行中的柜門禁止打開，值班人員無法通過正常的監(jiān)視手段發(fā)現(xiàn)發(fā)熱缺陷。發(fā)熱嚴重時接頭會變紅甚至熔斷，直接造成生產(chǎn)事故。
1.3 封閉式高壓開關(guān)柜接頭事故統(tǒng)計
封閉式高壓柜內(nèi)接頭發(fā)熱事故在近幾年屢有發(fā)生。10kV開關(guān)直接承擔用戶負荷，其中不少是重要負荷，如果發(fā)生突然停電事故，不但會造成不良的社會影響，而且給供電部門造成很大的經(jīng)濟損失。
2、事故原因分析
事故分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)生事故的原因主要有：檢修試驗人員工作失誤，設(shè)備安裝連接工藝不當，負荷變化，設(shè)備老化變形等。
2.1 檢修試驗人員工作失誤
檢修人員進行開關(guān)檢修或試驗時必須拆開部分連接點，工作結(jié)束時再恢復原樣。由于工作人員失誤，本來應(yīng)該安裝4根緊固螺栓的接頭，只裝了3根甚至只裝了1根。線路負荷較小時這樣的隱患不會被立即發(fā)現(xiàn)，當負荷突增時該接頭就會過熱。這樣的情況一般出現(xiàn)在電流互感器的連接點。事故的主要原因是檢修人員的工作態(tài)度與責任心的問題，此類事故主要發(fā)生在1997年以前，近幾年隨著檢修工作責任制的推行，此類現(xiàn)象已經(jīng)大大減少。
2.2 設(shè)備的安裝、連接工藝不當
設(shè)備的安裝工藝不當主要是施工質(zhì)量問題，封閉式高壓柜內(nèi)小車式開關(guān)插嘴的位置與固定的插頭位置如有偏差，開關(guān)推入后插頭部分就可能接觸不實，造成發(fā)熱。這是施工安裝時的問題，需要運行人員在設(shè)備驗收時把好關(guān)。另一個連接工藝問題出在出線電纜與開關(guān)引出線的連接處。10kV連接開關(guān)的引線一般使用40mm寬鋁排，旁路刀閘一般安裝在鋁排上，出線電纜也在這一位置。10kV電纜較粗，通常只使用1根螺栓來連接運行與備用2條電纜，連接的受力面較小，電流通過的有效截面減小，于是造成發(fā)熱。
2.3 負荷突變的影響?yīng)?/FONT>
電力負荷的變化會影響設(shè)備的溫度，正常的負荷變化引起的溫度升高不會超過規(guī)定的75℃。如果負荷增加的較多時(如比平時增加了1倍或幾倍)，或者線路受到短路電流沖擊后，設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)就會發(fā)熱，發(fā)熱后連接點的材料會發(fā)生變形、氧化等物理或化學變化。發(fā)熱后如不及時發(fā)現(xiàn)，再次受負荷沖擊后，又會過熱，經(jīng)過多次反復的惡性循環(huán)，接頭的連接狀況越來越差，*后直至造成接頭熔斷事故。
2.4 設(shè)備變形老化
隨著電網(wǎng)改造的進一步深入，新材料、新工藝、新設(shè)備大量在電網(wǎng)中推廣應(yīng)用，設(shè)備的健康水平也有了明顯提高，但是仍有很多老舊設(shè)備還在運行。北京供電局變電管理處所屬變電站的高壓開關(guān)柜在1980年之前出廠的還有121臺仍在使用中，出廠日期在1980～1990年的有368臺在使用中。因此設(shè)備的質(zhì)量與新舊程度參差不齊，也是發(fā)生問題的重要原因，老舊設(shè)備接頭發(fā)熱發(fā)生的幾率普遍較高。
3、預(yù)防接頭發(fā)熱事故的措施及方法
密封高壓開關(guān)柜內(nèi)的接頭發(fā)熱是生產(chǎn)中的難題，通過采取各種措施，如：實行檢修人員責任制，更新老舊設(shè)備，改進接頭的連接、安裝工藝等，可以大大減少接頭發(fā)熱事故，但是從目前的設(shè)備狀況看要想完全避免接頭發(fā)熱事故也是不現(xiàn)實的。于是希望通過監(jiān)視的方法，提前發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備接頭發(fā)熱的跡象，以便采取措施，防止出現(xiàn)惡性事故。這方面的工作我們一直在研究、探討。
隨著電網(wǎng)的發(fā)展和設(shè)備技術(shù)的提高，隨著國家電網(wǎng)公司智能化電網(wǎng)計劃建設(shè)的逐步實施，各種高壓設(shè)備運行狀態(tài)的在線監(jiān)測越來越重要，各種智能化傳感器的運用也迫在眉睫，針對國內(nèi)電力設(shè)備接頭溫度監(jiān)測應(yīng)用過程中出現(xiàn)的諸多問題(如抗干擾性差、測量精度低、通用性差、應(yīng)用面窄等等)，我們生產(chǎn)基于微功耗溫度傳感器，通過無線通訊技術(shù)把準確的設(shè)備溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮斩?，通過接收端與自動化系統(tǒng)的連接實現(xiàn)溫度的在線監(jiān)測與遠程監(jiān)控。做到是無線、無源、無干擾的高壓電力設(shè)備溫度在線檢測系統(tǒng)。項目采用微電子數(shù)據(jù)處理技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、抗電磁干擾技術(shù)來實現(xiàn)電氣觸點在線測溫，解決目前電氣接頭無法實時在線測溫的難題，實現(xiàn)電氣故障早期診斷。同時也適用于各類電力設(shè)備的溫度探測。且微功耗的無線設(shè)備對其他電子設(shè)備不產(chǎn)生干擾，能夠在強電磁干擾環(huán)境下運行，很好地解決傳統(tǒng)測溫方法采用有線連接降低高壓設(shè)備絕緣距離的技術(shù)難題。關(guān)鍵技術(shù)為無線溫度傳感器的設(shè)計制作、傳輸雙向控制系統(tǒng)、開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲和分析平臺，對監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計、縱向和橫向?qū)Ρ确治觯琖eb發(fā)布對觸點溫度越限的設(shè)備提出檢修建議或措施。為設(shè)備狀態(tài)檢修和事故分析處理等提供及時、全面、詳實的技術(shù)支持。
本系統(tǒng)是根據(jù)市場要求*新推出的新一代測溫裝置，它吸取了以前市場上測溫裝置的優(yōu)點，*大限度地避免它們存在的缺點，是一種非常適合于電力系統(tǒng)應(yīng)用的測溫裝置，特點如下：
AT-II無線測溫系統(tǒng)采用先進成熟的傳感技術(shù)和獨特先進的無線通訊技術(shù)進行高壓隔離和信號傳輸，利用其固有的絕緣性和抗電磁場干擾性能，從根本上解決了高壓開關(guān)柜內(nèi)接點運行溫度不易監(jiān)測的難題。具有極高的可靠性和安全性，隔離徹底，價格低廉，安裝簡便。可以安裝到每臺高壓開關(guān)柜上，數(shù)據(jù)可以直接顯示讀取。也可無線傳輸記錄入電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程預(yù)警功能。該系統(tǒng)具有如下使用特點：
(1)能準確地、可靠地將實時溫度用循環(huán)數(shù)顯直觀展現(xiàn)出來，以便監(jiān)視。由于溫度是變化的，知道其*高溫度更加重要，因此要求同時數(shù)顯其曾經(jīng)到達過的*高溫度值。如對無人值守變電站，變壓器《規(guī)程》規(guī)定要記錄曾經(jīng)達到的*高油溫，實時監(jiān)測觸點溫度，數(shù)據(jù)可遠程傳輸接入自動化系統(tǒng);
(2)測量點和接收點無直接聯(lián)系，無絕緣問題;不受日光或其他光照影響;
(3)綜合價格低，免維護安裝簡便安全，一次完成，無需任何其他操作;
(4)設(shè)置超溫預(yù)先報警環(huán)節(jié)(戶外黃色警燈閃爍、計算機集中報警等)。便于及時采取措施，減少直接跳閘停電，防范于未然，減少直接跳閘停電損失。
(5)能將斷電前的*高溫度記憶儲存，接通控制電源時又能再現(xiàn)該溫度值，提供事故分析用。
(6)能滿足“三遙”技術(shù)發(fā)展的要求，電氣設(shè)備向“無人值守”方向發(fā)展，要求溫度信號遠傳，而且長距離遠傳不能失真。通過遠傳設(shè)備與控制室關(guān)聯(lián)可以實現(xiàn)。計算機監(jiān)控和管理以及配網(wǎng)自動化的發(fā)展均要求電氣設(shè)備的運行狀況與計算機進行雙向通信。溫度作為一個重要參數(shù)通過RS485通信接口和FTU等遠傳裝置與計算機實現(xiàn)通信，通信協(xié)議能按照用戶要求進行設(shè)置。從而滿足計算機室、配電室(主控室)和被保護電氣設(shè)備三個不同地點的互聯(lián)。
4、小結(jié)
實時監(jiān)視開關(guān)柜內(nèi)接頭溫度從目前的生產(chǎn)形勢來看還是必要的?？偨Y(jié)以上分析看出，通過無線溫度監(jiān)測的方式監(jiān)視柜內(nèi)接頭的運行狀況是可行的，完全可以起到預(yù)防接頭事故的目的。
