500kVGIS架構(gòu)底座螺母發(fā)熱故障分析和處理

文/黃朝 關(guān)凌越，國(guó)網(wǎng)天津市電力公司城南供電分公司

用紅外熱像儀在某500kV變電站室內(nèi)GIS設(shè)備做紅外熱成像檢測(cè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)GIS架構(gòu)底座螺母存在不同程度的發(fā)熱現(xiàn)象。本文分析其發(fā)熱的具體原因，作出相應(yīng)處理后，解決了類(lèi)似問(wèn)題，為同類(lèi)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)提供了重要的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和參考。

GIS；螺母發(fā)熱；接地

GIS設(shè)備套管母線筒下部底座螺母發(fā)熱，通過(guò)分析是由于環(huán)流和渦流引起發(fā)熱，通過(guò)增加絕緣墊片，有效解決發(fā)熱問(wèn)題，并提出進(jìn)一步改進(jìn)建議。

1 發(fā)熱問(wèn)題情況

2015年8月5日晚，在某500kV變電站針對(duì)室內(nèi)GIS開(kāi)展紅外熱成像檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)1#主變601單元進(jìn)線A相套管母線筒下部波紋管架構(gòu)底座螺母存在發(fā)熱現(xiàn)象，試驗(yàn)環(huán)境：環(huán)境溫度32℃，環(huán)境濕度74%，風(fēng)速0m/s。此601單元使用的是北京宏達(dá)日新電機(jī)有限公司2007年1 2月生產(chǎn)的型號(hào)為GFBN12A的GIS設(shè)備，于2008年7月投運(yùn)，投運(yùn)后并未發(fā)現(xiàn)異常。紅外圖譜和可見(jiàn)光圖譜如圖1所示。

圖1 紅外圖譜和可見(jiàn)光圖譜

熱像特征是以1#主變601單元進(jìn)線A相套管母線筒下部波紋管架構(gòu)底座螺母為中心的熱像。發(fā)熱螺母溫度81.1℃，正常螺母溫度3 8.2℃，環(huán)境溫度32℃，相對(duì)溫差為（81.1-38.2）/（81.1-32）=87.37%。依據(jù)DL/T664-2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，相對(duì)溫差為87.37%，判定為嚴(yán)重缺陷。

圖2 絕緣墊片和改造效果圖示

2 發(fā)熱問(wèn)題分析

此站66kV主變進(jìn)線為分相結(jié)構(gòu)，三相外殼之間沒(méi)有短接排連接，由于電磁感應(yīng)，母線產(chǎn)生的環(huán)流會(huì)在母線筒周?chē)拥夭涣蓟蚴侵绷麟娮璐蟮牟糠之a(chǎn)生發(fā)熱。而容易產(chǎn)生發(fā)熱的部分比如架構(gòu)連接處的螺母、母線筒跨接排或是跨接排上的螺母、波紋管的緊固螺栓、罐體法蘭連接處的螺栓螺母等。此案例中，就處于架構(gòu)底座與波紋管連接處的非發(fā)熱螺母（右側(cè)），由于螺母松動(dòng)或銹蝕導(dǎo)致接觸不良，造成直流電阻增大，通流能力變小，造成接觸良好的發(fā)熱螺母（左側(cè)）通流能力增大，根據(jù)P=I2R，發(fā)熱量與通過(guò)電流平方成正比，引起發(fā)熱。

3 故障分析處理

根據(jù)上述分析，可以通過(guò)打磨螺母接觸面或緊固非發(fā)熱螺母來(lái)改變螺母通流能力來(lái)解決發(fā)熱問(wèn)題，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，這種方式并不能從根本上解決問(wèn)題，于是我們想到了絕緣隔離的方式，即使用環(huán)氧樹(shù)脂材料制成的絕緣墊片將螺母與架構(gòu)隔離開(kāi)，試圖解決發(fā)熱問(wèn)題。絕緣墊片和改造效果如圖2所示。

2015年9月11日，檢測(cè)人員對(duì)改造后的架構(gòu)底座螺母進(jìn)行復(fù)測(cè)，試驗(yàn)環(huán)境：環(huán)境溫度23℃，環(huán)境濕度50%，風(fēng)速0m/s，發(fā)現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象依然存在，但是發(fā)熱情況有所緩解，如圖3所示。發(fā)熱螺母溫度2 9℃，正常螺母溫度25.6℃，環(huán)境溫度23℃，溫差為3.4K。

圖3 改造后的紅外圖譜和可見(jiàn)光圖譜

由此可見(jiàn)，增加墊片能有效緩解螺母發(fā)熱問(wèn)題。但是8月份改造前，負(fù)荷電流為790.8A左右，為額定電流的39.5%左右，改造后9月份由于環(huán)境溫度有所下降，而且負(fù)荷為493.77A，為額定電流的2 4.7%左右，發(fā)熱情況緩解不排除與環(huán)境溫度和負(fù)荷降低有關(guān)。

4 小結(jié)

針對(duì)此案例，建議分相運(yùn)行的GIS采用多點(diǎn)接地方式。由于分相式母線管三相感應(yīng)電流相位差120，因此在接地前，用短路板將三相母線管連在一起然后接地。此時(shí)通過(guò)接地線的電流只是三相不平衡電流(無(wú)金屬構(gòu)架裝置)。示意圖如圖4所示。

圖4 改造示意圖

當(dāng)GIS設(shè)備罐體下部與設(shè)備支架相連時(shí)，要求GIS設(shè)備罐體均應(yīng)多點(diǎn)接地。在罐體與金屬結(jié)構(gòu)之間應(yīng)絕緣(如支撐螺栓絕緣套件)，以防止感應(yīng)電流的環(huán)流。在GIS罐體法蘭片間應(yīng)采用跨接線連接。通過(guò)對(duì)此案例的分析和研究，對(duì)GIS設(shè)備合理設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)維等提供了參考。

[1]GB50169—92．電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]DL／T664-2008．帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范[s]中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，2008．