封閉式高壓柜內(nèi)接頭發(fā)熱事故分析及預(yù)防

—封閉式高壓柜內(nèi)接頭發(fā)熱事故分析及預(yù)防運行中的電力裝備常常發(fā)生接頭發(fā)熱現(xiàn)象，如不按時發(fā)現(xiàn)并處理就會導(dǎo)致嚴(yán)峻的生產(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裝備，如：紅外熱成像儀、紅外線點溫儀等，取得了很好的效果，電力裝備接頭的溫度得到了有效監(jiān)視，接頭發(fā)熱事故大大削減。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(yán)峻影響安全生產(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(fù)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。110kV封閉式開關(guān)柜概況1.110kV封閉式開關(guān)柜的應(yīng)用概況封閉式高壓開關(guān)柜以其安全牢靠、結(jié)構(gòu)緊湊、占地省、操作便利等長處，在開閉站、小區(qū)配電室、變電站內(nèi)廣泛運用。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)。其中運行時間最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)；最新投產(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)。目前運用中的10kV開關(guān)柜主要存在裝備型號多樣、質(zhì)量參差不齊、備品備件不全、部分裝備嚴(yán)峻老化等問題。1.2封閉式開關(guān)柜結(jié)構(gòu)特點封閉式高壓開關(guān)柜的一次裝備分布在3個互相獨立的隔室內(nèi)，分別是開關(guān)室、母線室、出線室。按有關(guān)的規(guī)程要求，除完成電氣聯(lián)結(jié)、掌握、通風(fēng)而必需在隔板上開孔外，全部隔室呈封閉狀態(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(fù)荷電流的聯(lián)結(jié)點；在出線室有聯(lián)結(jié)出線電纜的3個主接頭與聯(lián)結(jié)旁路刀閘的十幾個接點。以上所說聯(lián)結(jié)點直接流過負(fù)荷電流，當(dāng)負(fù)荷較大時存在隱患的聯(lián)結(jié)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(yán)峻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)直接擔(dān)當(dāng)用戶負(fù)荷，其中不少是重要負(fù)荷，假如發(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)惹事故的原因主要有：檢修實驗人員工作失誤，裝備安裝聯(lián)結(jié)工藝不當(dāng)，負(fù)荷改變，裝備老化變形等。2.1檢修實驗人員工作失誤檢修人員進行開關(guān)檢修或?qū)嶒灂r必需拆開部分聯(lián)結(jié)點，工作結(jié)束時再恢復(fù)原樣。由于工作人員失誤，原來應(yīng)當(dāng)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)荷較小時這樣的隱患不會被立刻發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)荷突增時該接頭就會過熱。這樣的情況一般顯現(xiàn)在電流互感器的聯(lián)結(jié)點。事故的主要原因是檢修人員的工作看法與責(zé)任心的問題，此類事故主要發(fā)生在20XX年從前，近幾年伴著檢修工作責(zé)任制的推行，此類現(xiàn)象已經(jīng)大大削減。2.2裝備的安裝、聯(lián)結(jié)工藝不當(dāng)裝備的安裝工藝不當(dāng)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，需要運行人員在裝備驗收時把好關(guān)。另一個聯(lián)結(jié)工藝問題出在出線電纜與開關(guān)引出線的聯(lián)結(jié)處。10kV聯(lián)結(jié)開關(guān)的引線一般運用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，通常只運用1根螺栓來聯(lián)結(jié)運行與備用2條電纜，聯(lián)結(jié)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(fù)荷突變的影響電力負(fù)荷的改變會影響裝備的溫度，正常的負(fù)荷改變引起的溫度上升不會超過規(guī)定的75℃。假如負(fù)荷增加的較多時（如比平常增加了1倍或幾倍），或者線路受到短路電流沖擊后，裝備的薄弱環(huán)節(jié)就會發(fā)熱，發(fā)熱后聯(lián)結(jié)點的材料會發(fā)生變形、氧化等物理或化學(xué)改變。發(fā)熱后如不按時發(fā)現(xiàn)，再次受負(fù)荷沖擊后，又會過熱，經(jīng)過屢次反復(fù)的惡性循環(huán)，接頭的聯(lián)結(jié)狀況越來越差，最終直至造成接頭熔斷事故。2.4裝備變形老化伴著電網(wǎng)改造的進一步深化，新材料、新工藝、新裝備大量在電網(wǎng)中推廣應(yīng)用，裝備的健康水平也有了明顯提高，但是仍有許多老舊裝備還在運行。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臺仍在運用中，出廠日期在1980～20XX年的有368臺在運用中。因此裝備的質(zhì)量與新舊程度參差不齊，也是發(fā)生問題的重要原因，老舊裝備接頭發(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，通過實行各種措施，如：施行檢修人員責(zé)任制，更新老舊裝備，改進接頭的聯(lián)結(jié)、安裝工藝等，可以大大削減接頭發(fā)熱事故，但是從目前的裝備狀況看要想完全防止接頭發(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)裝備接頭發(fā)熱的跡象，以便實行措施，防止顯現(xiàn)惡性事故。這方面的工作我們始終在研討、探討。3.1目前常常運用的柜內(nèi)接頭溫度監(jiān)視方法如今常常運用的柜內(nèi)接頭發(fā)熱監(jiān)視方法主要有：在接頭粘貼測溫蠟片；手摸柜門感知柜內(nèi)溫度；通過異樣氣味發(fā)現(xiàn)裝備過熱；通過異樣音響發(fā)現(xiàn)裝備過熱等。粘貼測溫蠟片是室外接頭常用的測溫法，用在封閉柜內(nèi)有很大局限性，大部分接頭通過柜門的觀看窗看不到，只能在開關(guān)停電檢修時檢查接頭有無過熱忱況，對預(yù)防事故作用不大。手摸柜門的方法可大約推斷溫度有無異樣，在變電管理處的左安門變電站曾通過此方法發(fā)現(xiàn)2起嚴(yán)峻的接頭發(fā)熱故障，但是這種方法具有很大的任意性與偶然性，而且由于個人感覺的差異，相憐憫況也會有不同推斷。當(dāng)有過熱的接頭時，肯定會有異樣氣味或者異樣聲響，特別是聯(lián)結(jié)電流互感器的接頭發(fā)熱時，可以發(fā)出劇烈的異樣氣味，工作人員可依據(jù)氣味的來源作出進一步的推斷?？傊?，通過綜合應(yīng)用以上幾種方法可以大約推斷開關(guān)柜內(nèi)有無接頭發(fā)熱故障，但是不科學(xué)、不嚴(yán)謹(jǐn)，對無人值班的變電站、開閉站無適用價值。3.2預(yù)防封閉柜內(nèi)接頭發(fā)熱事故的新方法如何通過科學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)的接頭發(fā)熱故障始終是我們研討的課題之一，我們在這方面進行了屢次實驗與探討。最初實驗選擇的是直接監(jiān)測法，在接頭上安裝溫度傳感器，將溫度信號集中處理，推斷接頭溫度是否超過答應(yīng)值。其技術(shù)難點是溫度傳感器的安裝，溫度信號由傳感器處處理機的傳送。要求溫度傳感器直接安裝在10kV電壓的接頭上，其體積有嚴(yán)格限制，不能影響開關(guān)的絕緣與正常運行。信號傳送運用有線方式是肯定不答應(yīng)的，通過無線放射存在強電場磁場干擾與放射裝置電源不易解決的問題。這一方案最終沒有實驗勝利。隨后又進行了間接監(jiān)測的研討與實驗。主要方案是在接頭位置涂一種特種涂料，使其在規(guī)定溫度時發(fā)出特定氣體，在柜頂部安裝特定氣體的傳感器，當(dāng)氣體濃度達肯定值時發(fā)出報警信號。這一方法的技術(shù)難點之一是氣體的選擇，該氣體要求在空氣中含量少，不受被測物溫升后揮發(fā)氣體干擾，對此氣體檢測最好運用成熟的傳感器。難點之二是發(fā)出氣體的涂料的穩(wěn)定性，要保證在室溫中長期存放不揮發(fā)。選用氫氣與一氧化碳進行了實驗。由于受氣體濃度限制，要求傳感器靈敏度較高（帶來干擾信號太多的問題）。此方案雖然有所突破，但由于其本錢太高，不易在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用而最終被否認(rèn)。最終受手摸感知法的啟發(fā)，確定通過監(jiān)視開關(guān)柜內(nèi)空氣溫度的方法來推斷有無接頭發(fā)熱故障?？傮w方案是在每臺開關(guān)柜頂?shù)呐艢饪咨习惭b一個溫度傳感器，假如空氣溫度到達規(guī)定值即發(fā)出報警信號；或是柜內(nèi)空氣溫度與環(huán)境溫度差值到規(guī)定值時即報警。詳細(xì)溫度報警定值要通過實驗的方法確定。我們先將傳感器的溫度信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入計算機作記錄，然后將開關(guān)的負(fù)荷數(shù)據(jù)（變電站內(nèi)的監(jiān)控機實測信息）也存入同一臺計算機，通過比照分析，確定開關(guān)負(fù)荷與溫度的關(guān)系曲線，依據(jù)溫度曲線確定其報警溫度值。報警信號由計算機發(fā)出，直接送到掌握室。掌握室內(nèi)的值班員也可以通過計算機隨時查詢開關(guān)柜內(nèi)的實時溫度值