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封閉式高壓柜內(nèi)接頭故障處理
2017-11-21 432通過(guò)對(duì)封閉式高壓柜的運(yùn)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(duì)預(yù)防此類事故的方法進(jìn)行了初步的研究、分析，*后指出了可行、實(shí)用的高壓柜內(nèi)接頭溫度實(shí)時(shí)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(yùn)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(shí)發(fā)現(xiàn)并處理就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。近幾年電力生產(chǎn)中廣泛運(yùn)用各種先進(jìn)的溫度測(cè)試設(shè)備，如：無(wú)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(yùn)行中不能打開(kāi)，因此無(wú)法測(cè)量運(yùn)行中柜內(nèi)接頭的實(shí)際溫度。密封式開(kāi)關(guān)柜內(nèi)接頭發(fā)熱事故在近幾年有增長(zhǎng)的趨勢(shì)，已經(jīng)成為嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)的難題。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)接頭發(fā)熱事故主要發(fā)生在負(fù)荷較重的10kV小車式封閉開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，下面以10kV小車式封閉開(kāi)關(guān)柜為對(duì)象對(duì)此類事故進(jìn)行分析。
1、10 kV封閉式開(kāi)關(guān)柜概況
1.1 10kV封閉式開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用概況
封閉式高壓開(kāi)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(diǎn)，在開(kāi)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(cè)的10kV密封式高壓開(kāi)關(guān)柜共有2311臺(tái)，分布在北京地區(qū)51座變電站內(nèi)。其中運(yùn)行時(shí)間*長(zhǎng)的是右安門變電站的固定式開(kāi)關(guān)柜，1955年出廠，由華通開(kāi)關(guān)廠生產(chǎn);*新投產(chǎn)的是西大望變電站型號(hào)為ZS1的小車式開(kāi)關(guān)柜，由廈門ABB開(kāi)關(guān)廠生產(chǎn)。目前使用中的10kV開(kāi)關(guān)柜主要存在設(shè)備型號(hào)多樣、質(zhì)量參差不齊、備品備件不全、部分設(shè)備嚴(yán)重老化等問(wèn)題。
1.2 封閉式開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜的一次設(shè)備分布在3個(gè)相互獨(dú)立的隔室內(nèi)，分別是開(kāi)關(guān)室、母線室、出線室。按有關(guān)的規(guī)程要求，除實(shí)現(xiàn)電氣連接、控制、通風(fēng)而必須在隔板上開(kāi)孔外，所有隔室呈封閉狀態(tài)。在開(kāi)關(guān)室內(nèi)的主開(kāi)關(guān)上一般有6個(gè)主插頭，有18個(gè)流過(guò)負(fù)荷電流的連接點(diǎn);在出線室有連接出線電纜的3個(gè)主接頭與連接旁路刀閘的十幾個(gè)接點(diǎn)。以上所說(shuō)連接點(diǎn)直接流過(guò)負(fù)荷電流，當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)存在隱患的連接點(diǎn)就會(huì)發(fā)熱。由于發(fā)熱點(diǎn)在密封柜內(nèi)，運(yùn)行中的柜門禁止打開(kāi)，值班人員無(wú)法通過(guò)正常的監(jiān)視手段發(fā)現(xiàn)發(fā)熱缺陷。發(fā)熱嚴(yán)重時(shí)接頭會(huì)變紅甚至熔斷，直接造成生產(chǎn)事故。
1.3 封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜接頭事故統(tǒng)計(jì)
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(kāi)關(guān)直接承擔(dān)用戶負(fù)荷，其中不少是重要負(fù)荷，如果發(fā)生突然停電事故，不但會(huì)造成不良的社會(huì)影響，而且給供電部門造成很大的經(jīng)濟(jì)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(yàn)人員工作失誤，設(shè)備安裝連接工藝不當(dāng)，負(fù)荷變化，設(shè)備老化變形等。
2.1 檢修試驗(yàn)人員工作失誤
檢修人員進(jìn)行開(kāi)關(guān)檢修或試驗(yàn)時(shí)必須拆開(kāi)部分連接點(diǎn)，工作結(jié)束時(shí)再恢復(fù)原樣。由于工作人員失誤，本來(lái)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(fù)荷較小時(shí)這樣的隱患不會(huì)被立即發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)荷突增時(shí)該接頭就會(huì)過(guò)熱。這樣的情況一般出現(xiàn)在電流互感器的連接點(diǎn)。事故的主要原因是檢修人員的工作態(tài)度與責(zé)任心的問(wèn)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(zé)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(dāng)
設(shè)備的安裝工藝不當(dāng)主要是施工質(zhì)量問(wèn)題，封閉式高壓柜內(nèi)小車式開(kāi)關(guān)插嘴的位置與固定的插頭位置如有偏差，開(kāi)關(guān)推入后插頭部分就可能接觸不實(shí)，造成發(fā)熱。這是施工安裝時(shí)的問(wèn)題，需要運(yùn)行人員在設(shè)備驗(yàn)收時(shí)把好關(guān)。另一個(gè)連接工藝問(wèn)題出在出線電纜與開(kāi)關(guān)引出線的連接處。10kV連接開(kāi)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(lái)連接運(yùn)行與備用2條電纜，連接的受力面較小，電流通過(guò)的有效截面減小，于是造成發(fā)熱。
2.3 負(fù)荷突變的影響?yīng)?/FONT>
電力負(fù)荷的變化會(huì)影響設(shè)備的溫度，正常的負(fù)荷變化引起的溫度升高不會(huì)超過(guò)規(guī)定的75℃。如果負(fù)荷增加的較多時(shí)(如比平時(shí)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(huì)發(fā)熱，發(fā)熱后連接點(diǎn)的材料會(huì)發(fā)生變形、氧化等物理或化學(xué)變化。發(fā)熱后如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，再次受負(fù)荷沖擊后，又會(huì)過(guò)熱，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的惡性循環(huán)，接頭的連接狀況越來(lái)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(jìn)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(yùn)行。北京供電局變電管理處所屬變電站的高壓開(kāi)關(guān)柜在1980年之前出廠的還有121臺(tái)仍在使用中，出廠日期在1980～1990年的有368臺(tái)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(wèn)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(kāi)關(guān)柜內(nèi)的接頭發(fā)熱是生產(chǎn)中的難題，通過(guò)采取各種措施，如：實(shí)行檢修人員責(zé)任制，更新老舊設(shè)備，改進(jìn)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(shí)的。于是希望通過(guò)監(jiān)視的方法，提前發(fā)現(xiàn)開(kāi)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(guó)家電網(wǎng)公司智能化電網(wǎng)計(jì)劃建設(shè)的逐步實(shí)施，各種高壓設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)越來(lái)越重要，各種智能化傳感器的運(yùn)用也迫在眉睫，針對(duì)國(guó)內(nèi)電力設(shè)備接頭溫度監(jiān)測(cè)應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的諸多問(wèn)題(如抗干擾性差、測(cè)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(guò)無(wú)線通訊技術(shù)把準(zhǔn)確的設(shè)備溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮斩耍ㄟ^(guò)接收端與自動(dòng)化系統(tǒng)的連接實(shí)現(xiàn)溫度的在線監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程監(jiān)控。做到是無(wú)線、無(wú)源、無(wú)干擾的高壓電力設(shè)備溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)。項(xiàng)目采用微電子數(shù)據(jù)處理技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)、抗電磁干擾技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣觸點(diǎn)在線測(cè)溫，解決目前電氣接頭無(wú)法實(shí)時(shí)在線測(cè)溫的難題，實(shí)現(xiàn)電氣故障早期診斷。同時(shí)也適用于各類電力設(shè)備的溫度探測(cè)。且微功耗的無(wú)線設(shè)備對(duì)其他電子設(shè)備不產(chǎn)生干擾，能夠在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下運(yùn)行，很好地解決傳統(tǒng)測(cè)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(wú)線溫度傳感器的設(shè)計(jì)制作、傳輸雙向控制系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析平臺(tái)，對(duì)監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)、縱向和橫向?qū)Ρ确治?，Web發(fā)布對(duì)觸點(diǎn)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(shí)、全面、詳實(shí)的技術(shù)支持。
本系統(tǒng)是根據(jù)市場(chǎng)要求*新推出的新一代測(cè)溫裝置，它吸取了以前市場(chǎng)上測(cè)溫裝置的優(yōu)點(diǎn)，*大限度地避免它們存在的缺點(diǎn)，是一種非常適合于電力系統(tǒng)應(yīng)用的測(cè)溫裝置，特點(diǎn)如下：
AT-II無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)采用先進(jìn)成熟的傳感技術(shù)和獨(dú)特先進(jìn)的無(wú)線通訊技術(shù)進(jìn)行高壓隔離和信號(hào)傳輸，利用其固有的絕緣性和抗電磁場(chǎng)干擾性能，從根本上解決了高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)接點(diǎn)運(yùn)行溫度不易監(jiān)測(cè)的難題。具有極高的可靠性和安全性，隔離徹底，價(jià)格低廉，安裝簡(jiǎn)便?？梢园惭b到每臺(tái)高壓開(kāi)關(guān)柜上，數(shù)據(jù)可以直接顯示讀取。也可無(wú)線傳輸記錄入電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程預(yù)警功能。該系統(tǒng)具有如下使用特點(diǎn)：
(1)能準(zhǔn)確地、可靠地將實(shí)時(shí)溫度用循環(huán)數(shù)顯直觀展現(xiàn)出來(lái)，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(shí)數(shù)顯其曾經(jīng)到達(dá)過(guò)的*高溫度值。如對(duì)無(wú)人值守變電站，變壓器《規(guī)程》規(guī)定要記錄曾經(jīng)達(dá)到的*高油溫，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觸點(diǎn)溫度，數(shù)據(jù)可遠(yuǎn)程傳輸接入自動(dòng)化系統(tǒng);
(2)測(cè)量點(diǎn)和接收點(diǎn)無(wú)直接聯(lián)系，無(wú)絕緣問(wèn)題;不受日光或其他光照影響;
(3)綜合價(jià)格低，免維護(hù)安裝簡(jiǎn)便安全，一次完成，無(wú)需任何其他操作;
(4)設(shè)置超溫預(yù)先報(bào)警環(huán)節(jié)(戶外黃色警燈閃爍、計(jì)算機(jī)集中報(bào)警等)。便于及時(shí)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(chǔ)存，接通控制電源時(shí)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(wú)人值守”方向發(fā)展，要求溫度信號(hào)遠(yuǎn)傳，而且長(zhǎng)距離遠(yuǎn)傳不能失真。通過(guò)遠(yuǎn)傳設(shè)備與控制室關(guān)聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控和管理以及配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展均要求電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況與計(jì)算機(jī)進(jìn)行雙向通信。溫度作為一個(gè)重要參數(shù)通過(guò)RS485通信接口和FTU等遠(yuǎn)傳裝置與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，通信協(xié)議能按照用戶要求進(jìn)行設(shè)置。從而滿足計(jì)算機(jī)室、配電室(主控室)和被保護(hù)電氣設(shè)備三個(gè)不同地點(diǎn)的互聯(lián)。
4、小結(jié)
實(shí)時(shí)監(jiān)視開(kāi)關(guān)柜內(nèi)接頭溫度從目前的生產(chǎn)形勢(shì)來(lái)看還是必要的。總結(jié)以上分析看出，通過(guò)無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)的方式監(jiān)視柜內(nèi)接頭的運(yùn)行狀況是可行的，完全可以起到預(yù)防接頭事故的目的。
