電力設(shè)備連接金具及接頭發(fā)熱分析及治理

電力設(shè)備連接金具及接頭發(fā)熱分析及治理王國剛目錄存在問題12原因分析2解決方案3連接金具發(fā)熱問題分析4方案一電力復(fù)合脂測試與應(yīng)用5方案二測溫貼-跟蹤監(jiān)測6方案三無線無源測溫系統(tǒng)-實時監(jiān)測7電連接存在問題

2014年入夏以來，接頭發(fā)熱導(dǎo)致臨時停運

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次，復(fù)奉、錦蘇共發(fā)生114處接頭發(fā)熱異常.【中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計院有限公司】特高壓站故障統(tǒng)計3某特高壓輸電線路紅外檢測電連接存在問題4超高壓站故障統(tǒng)計2010—2011年超高壓輸電公司廣州局轄屬的5個重要換流站共發(fā)生接頭發(fā)熱缺陷101起【石延輝，南方電網(wǎng)技術(shù)，2013,7,（2）】101起發(fā)熱缺陷按原因分類電連接存在問題5電連接存在問題某超高壓高壓站紅外檢測6電連接存在問題變電站及換流站發(fā)熱燒蝕及紅外檢測7電連接存在問題電網(wǎng)設(shè)備發(fā)熱故障相關(guān)報道8電連接問題原因分析原因分析主觀因素設(shè)計裕度不足安裝工藝問題金具質(zhì)量不良客觀因素連接面實際接觸面積不足導(dǎo)體表面氧化、腐蝕導(dǎo)體表面的電損傷、自松動微震、磨損松動保護(hù)材料問題91.接觸電阻金屬氧化膜接觸面間隙電流線收縮接觸電阻電連接問題原因分析1011電連接問題原因分析電連接問題原因分析2.腐蝕電偶腐蝕環(huán)境腐蝕123.導(dǎo)體表面的電損傷、自松動電流溫升損傷圖（125Aac，4hr）銅電子遷移損耗各階段的SEM圖（2.1X106A/cm2at400℃）接觸電阻與接觸壓力典型關(guān)系曲線電連接問題原因分析13電連接問題原因分析4.微振、磨損松動14靈—紹線特高壓直流工程壓接現(xiàn)場斷股5.保護(hù)材料問題電連接問題原因分析使用劣質(zhì)保護(hù)材料未使用保護(hù)材料1516劣質(zhì)導(dǎo)電膏的危害袁飛,應(yīng)俊,張慶霞.主變壓器接點過熱故障的分析和預(yù)防[J].變壓器,2010,7:029;鐵軍.電氣一次設(shè)備過熱原因分析和對策[J].黑龍江科技信息,2012(35):69-69.5.保護(hù)材料問題電連接問題原因分析發(fā)熱缺陷劣化形成過程電連接問題原因分析金屬腐蝕加快氧化接觸電阻過大金具燒毀事故焦耳熱增加17連接金具發(fā)熱解決方案使用優(yōu)質(zhì)電力復(fù)合脂使用合格的電力連接金具改進(jìn)電連接金具結(jié)構(gòu)提高材料表面抗腐蝕性變色測溫貼片-跟蹤監(jiān)測易操作、易觀察、低成本無線無源綜合溫度檢測系統(tǒng)—實時監(jiān)測微型化、無源、無線讀取如何快速有效地治理發(fā)熱燒蝕？監(jiān)測發(fā)熱?18電力復(fù)合脂特征電力復(fù)合脂：

始于19世紀(jì)40年代的歐洲,在不同國家其名稱也有所不同，如法國稱為“電接觸用油脂”，日本稱為“導(dǎo)電脂”，中國稱為“電力復(fù)合脂”或“導(dǎo)電膏”，美國則稱之為“抗氧化劑”，等等。作用：

電連接中用于預(yù)防靜密點運行中過熱,把靜密點氧化問題解決在萌芽狀態(tài)。19性能降電阻穩(wěn)定性耐高低溫性導(dǎo)電顆粒穩(wěn)定性使用壽命合格電力脂小于1高阻隔性不分層，不干結(jié)高溫不流；低溫不裂,-40℃~280℃導(dǎo)電顆粒本身不會氧化20年以上(理論)8年（考核）普通導(dǎo)電膏大于1，電阻逐步增大久置分層，高溫流淌，干結(jié)；低溫龜裂-10℃~80℃導(dǎo)電顆粒本身會氧化凡士林遠(yuǎn)大于1中高溫流淌0~54℃無導(dǎo)電顆粒合格電力脂與普通導(dǎo)電膏和凡士林的區(qū)別電力復(fù)合脂特征20增強導(dǎo)電性，降低金屬導(dǎo)體連接處的電能損耗；具有良好的密封阻隔、防腐防氧化作用，提高電連接的可靠性和穩(wěn)定性；理化性能穩(wěn)定，高溫不流淌，低溫不龜裂，易于保存；耐腐蝕、耐候性強，使用壽命長（20年）；無毒無揮發(fā)、綠色環(huán)保、對人體無害電力復(fù)合脂（導(dǎo)電膏）基本要求21優(yōu)劣質(zhì)導(dǎo)電膏簡易判別22氣味外觀高溫后外觀高溫加速實驗高溫后狀態(tài)23高溫加速實驗高溫條件下電力脂性能變化：接觸電阻與加熱時間的關(guān)系24高低溫交變條件下復(fù)合脂特性實驗測試25高低溫交變條件下復(fù)合脂特性：接觸電阻變化實驗測試26高低溫交變條件下復(fù)合脂特性：鋁線夾連接器壽命比較實驗測試27高低溫交變條件下復(fù)合脂特性：表面覆蓋形貌變化實驗前實驗后#1#1#2#2未去脂去脂未去脂去脂無脂未涂脂涂脂實驗測試-40℃-70℃28濕度循環(huán)條件下復(fù)合脂特性:鋁實驗測試29濕度循環(huán)條件下復(fù)合脂特性:實驗前后鋁表面形貌變化實驗前實驗后未涂脂涂脂未去脂去脂某品牌電力脂實驗前實驗后未涂脂涂脂未去脂去脂SG-I無脂實驗前實驗后實驗測試30濕度循環(huán)條件下復(fù)合脂特性:銅實驗測試31實驗測試濕度循環(huán)條件下復(fù)合脂特性:實驗前后銅表面形貌變化實驗前實驗后未涂脂涂脂未去脂去脂實驗前實驗后未涂脂涂脂未去脂去脂實驗前實驗后某品牌電力脂SG-II無脂32酸性鹽霧腐蝕條件下復(fù)合脂特性:鋁實驗測試33實驗測試酸性鹽霧腐蝕條件下復(fù)合脂特性:鋁實驗前實驗后未涂脂涂脂未去脂去脂實驗前實驗后實驗前實驗后未涂脂涂脂未去脂去脂某品牌電力脂SG-I無脂34電力復(fù)合脂壽命模擬分析分別對未涂覆電力脂和涂覆了#1電力脂的實驗數(shù)據(jù)使用MATLAB采用最小二乘法對三種溫度條件下的退化曲線模型進(jìn)行擬合，分別得到如表3.1所示的退化模型，其中?R為接觸電阻相對初值的增幅（%），n為實驗周期數(shù)。在此，本文選取接觸電阻升高10%作為失效閾值，令?R=10%，可分別算出對應(yīng)的失效時間，見表。表3.1壽命數(shù)據(jù)擬合匯總鋁線夾溫度交變高溫設(shè)置/℃擬合方程電阻升高10%所用時間/h不涂覆電力脂70?R=3.21lnt-0.21233100?R=6.71lnt-2.9073120?R=22.98lnt-4.6921涂覆#1電力脂85?R=2.53lnt+0.04521100?R=4.35lnt-0.48118120?R=4.54lnt-0.25108涂覆#2電力脂70?R=1.88lnt-0.13211585?R=3.11lnt+0.41222115120?R=10.39lnt-6.535635

電力復(fù)合脂壽命模擬分析36案例一：雙線發(fā)熱分析某電抗器雙導(dǎo)線不平衡發(fā)熱故障模擬原因是電阻不平衡37案例2：隔離開關(guān)抱箍大電流溫升試驗接線現(xiàn)場試驗照片電阻測試點示意圖類型原結(jié)構(gòu)改進(jìn)結(jié)構(gòu)未涂電力復(fù)合脂原結(jié)構(gòu)打磨涂自制電力復(fù)合脂改進(jìn)結(jié)構(gòu)涂自制電力復(fù)合脂改進(jìn)結(jié)構(gòu)涂DDG-A電力復(fù)合脂測量點測量前電阻（μΩ）溫升后電阻（μΩ）測量前電阻（μΩ）測量后電阻（μΩ）溫升前電阻（μΩ）溫升后電阻（μΩ）測量前電阻（μΩ）溫升后電阻（μΩ）測量前電阻（μΩ）溫升后電阻（μΩ）A1-A2126.90212.8497.39127.38105.25131.7278.2097.39107.79154.70B1-A2127.86213.4197.36126.38104.73135.1279.4297.73106.13153.90B1-B2127.95213.7996.59121.78102.57129.0780.1596.59105.37149.25A1-B2127.33213.9796.27121.31102.56129.0578.1096.27105.85148.1938環(huán)境因素塵土腐蝕塵土腐蝕其他

大氣腐蝕溫度振動39溫升變化情況40大電流溫升實驗實驗測試41鹽霧腐蝕試驗備注：導(dǎo)電桿抱夾組件：1#原結(jié)構(gòu)未涂電力復(fù)合脂、2#改進(jìn)結(jié)構(gòu)未涂覆電力復(fù)合脂和3#改進(jìn)結(jié)構(gòu)涂覆電力復(fù)合脂42握力試驗不合格合格握力實驗測試SY-BJD-3000/100型300噸輕型壓接機JL1/G3A-1250/70-76/7導(dǎo)線43握力試驗DL／T757-2009《耐張線夾》DL／T758-2009《接續(xù)金具》GB／T2317.1-2008《電力金具試驗方法第1部分：機械試驗》

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)實驗測試44實驗測試摩擦系數(shù)實驗?zāi)Σ料禂?shù)電力復(fù)合脂平均值標(biāo)準(zhǔn)差最大值最小值互聯(lián)電力復(fù)合脂0.1820.0770.3950.083正豐電力復(fù)合脂0.0430.0090.0900.015瑞鷹電力復(fù)合脂0.0290.0070.0450.013采用四球測試電力復(fù)合脂方法，測得三種電力復(fù)合脂摩擦系數(shù)。45運行時間（年）ΔR(μΩ）接頭數(shù)ΔQ（KWh）Q總（KWh)零7.17108015.487216726.76一9.05110519.54821600.54二11.5698024.969624470.2三16.42120835.467242844.4四24.9106553.78457279.96經(jīng)濟效益分析備注：電站年運行6000小時，電流600A運行時間不同的35kV變電站節(jié)能情況46各運行電站接頭年節(jié)約電能經(jīng)濟效益分析47各運行變電站年節(jié)約電能經(jīng)濟效益分析48一個35kv變電站五年可以節(jié)電162921KWh按照每千瓦時一元計算，折合人民162921元電力復(fù)合脂五年一次性投入量11kg按照SG-1電力脂的市場價,折合人民幣6600元降低變電站停電檢修頻率，大幅度對變電站和用電單位造成的間接經(jīng)濟損失經(jīng)濟效益分析49這些方法在近幾年300MW及以上機組中取得的節(jié)電效果顯著，在大唐韓城二期330kV升壓站僅一組隔離開關(guān)，經(jīng)測算一年節(jié)電就可以達(dá)3000度左右，接觸壓降平均降低95%使用壽命提高3倍，提高可靠性減少用電故障，節(jié)省檢修費用?！綞conomic＆TradeUpdateSum.NO.230January.2012陳波】某電力建設(shè)工程公司報道：經(jīng)濟效益分析50

以自制電力復(fù)合脂在GW6A-252型隔離開關(guān)靜觸指組件應(yīng)用為例，實際測得在使用電力復(fù)合脂后，能對搭接面的接觸電阻降低約35%。隔離開關(guān)組件試驗實測電阻為254μΩ，以電流為2600A，開機時間為6000h來計算，那么一個接頭每年的節(jié)電量約為經(jīng)濟效益分析51

按照一般工業(yè)用電的標(biāo)準(zhǔn)（10kV以下0.799元/kW·h），每年可以節(jié)約電費2881元；而該組件若涂敷電力復(fù)合脂，需使用100g左右，使用費用為100元；若廣泛使用，其節(jié)能降耗效果不容小覷。

此外，在涂上電力復(fù)合脂后，因為電力復(fù)合脂具有防腐蝕功能，能有效地延長開關(guān)的壽命，降低了開關(guān)的更換費用，人工的維修防護(hù)費用以及停電消缺所來的巨大經(jīng)濟損失?！颈本┼]電大學(xué)】經(jīng)濟效益分析52相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)《IEEEStd524-2003IEEEGuidetotheInstallationofOverheadTransmissionLineConductors》《GB50233-2005110~550KV架空送電線路施工及驗收規(guī)范》《GB50389-2006750KV架空送電線路施工及驗收規(guī)范》《GB50148-2010電氣裝置安裝工程電力變壓器、油浸電抗器、互感器施工及驗收規(guī)范》《GB50149-2010電氣裝置安裝工程母線裝置施工及驗收范》規(guī)范化施工參照資料：53技術(shù)要求更高相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)54相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)55相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)56西門子中壓斷路器不使用電力脂的后果：載流容量減少；設(shè)備壽命降低相關(guān)規(guī)范施耐德測溫貼產(chǎn)品類型：反光型變色測溫貼智能型變色測溫貼可逆型變色測溫貼溫度計型變色測溫貼變色測溫貼58溫度時間標(biāo)簽——Timestrip-20℃~30℃測溫貼醫(yī)用：疫苗，血漿等食品同時記錄時間和溫度，有不同的溫度規(guī)格。不可逆轉(zhuǎn)地顯示超過閾值溫度的時間。59無線無源測溫系統(tǒng)產(chǎn)品概述：無線無源測溫系統(tǒng)針對高壓電力開關(guān)柜、變壓器等設(shè)備關(guān)鍵部位的溫度實現(xiàn)實時連續(xù)不間斷監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)實時上傳至數(shù)據(jù)中心，為集中監(jiān)控、智能管理提供可靠平臺，為設(shè)備安全穩(wěn)定運行提供有力保證。其目的是實現(xiàn)遠(yuǎn)程無人值守，集中監(jiān)測，集中管理，提前發(fā)現(xiàn)異常，及時采取措施，預(yù)防重大事故的發(fā)生。SGIETTM型系統(tǒng)由無線無源溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、采集器天線和系統(tǒng)監(jiān)控軟件等四部分組