變電站GIS設(shè)備內(nèi)部發(fā)熱問(wèn)題查找方法

趙雪麗　郭治平

[摘 要]針對(duì)目前電網(wǎng)中變電站多數(shù)使用GIS設(shè)備，而在實(shí)際運(yùn)行中GIS設(shè)備紅外測(cè)溫和熱成像工作中發(fā)現(xiàn)一些GIS設(shè)備罐體發(fā)熱的現(xiàn)象，以及結(jié)合GIS設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生的異常和事故以及帶來(lái)的危害進(jìn)行了詳細(xì)分析，找出了GIS設(shè)備發(fā)熱的主要原因，并結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行情況提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

[關(guān)鍵詞]GIS金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備；紅外測(cè)溫；原因查找；危害；

中圖分類(lèi)號(hào)：TM595 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）13-0001-01

1.引言

GIS是一種金屬封閉的開(kāi)關(guān)設(shè)備，它不是使用大氣壓力下的空氣，而是選擇氣體作為絕緣介質(zhì)。GIS作為高壓配電設(shè)備，它本身是由隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、斷路器、避雷器、組合套管、絕緣盆子、母線、電流互感器組成。GIS采用的是滅弧性能和絕緣性能優(yōu)異的SF6氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)。并且所有的高壓電器元件被密封在接地金屬筒中。因此GIS具有占地面積小、密封的元件免受環(huán)境的影響、可靠性高、操作方便、維護(hù)周期長(zhǎng)、維護(hù)工作量小、安裝迅速、運(yùn)行費(fèi)用低、安全可靠的運(yùn)行、便于維修、較長(zhǎng)的維修周、方便于安裝、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，而傳統(tǒng)敞開(kāi)式配電裝置沒(méi)有這些優(yōu)點(diǎn)。

2.GIS設(shè)備發(fā)熱問(wèn)題的分析、查找、帶來(lái)的危害

從長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析GIS設(shè)備罐體的發(fā)熱對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)運(yùn)行造成的影響，相關(guān)技術(shù)人員一直持續(xù)對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行研究，并深入分析。

我們通過(guò)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中積累的一些經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析發(fā)熱的原因基本為：導(dǎo)體接觸不良、盤(pán)式絕緣子或支柱絕緣子絕緣下降、罐體渦流、法蘭之間或螺栓接觸不良、SF6氣體微水超標(biāo)造成絕緣降低放電。

2.1 導(dǎo)體接觸不良造成發(fā)熱

運(yùn)行中通過(guò)運(yùn)維人員紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備兩回出線刀閘的同一部位溫度為25度、45度，一回出線刀閘罐體上下溫差為50度、40度，相差10度，環(huán)境溫度為23度，通過(guò)專業(yè)軟件進(jìn)行熱分布分析，初步判斷為內(nèi)部刀閘導(dǎo)體部分接觸不良造成發(fā)熱，若不及時(shí)處理會(huì)導(dǎo)致設(shè)備電弧燒損，甚至爆炸。發(fā)熱部位可通過(guò)內(nèi)部設(shè)備來(lái)定性發(fā)熱種類(lèi)，明顯是刀閘或斷路器接觸部位或者有導(dǎo)電桿部位，基本就可判定內(nèi)部接觸不良造成發(fā)熱。

2.2 絕緣子或支柱絕緣子絕緣下降

GIS內(nèi)部絕緣盆子或絕緣支柱在運(yùn)行中都承擔(dān)支撐和絕緣的作用，當(dāng)盆式絕緣子表面上的顆?；蛎掏黄?，或者金屬顆粒自由移動(dòng)，懸浮電位時(shí)，會(huì)持續(xù)或間斷或者突發(fā)放電或沿面閃絡(luò)。若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)有可能發(fā)展成為弧光短路。在剛剛開(kāi)始時(shí)會(huì)引起溫度的小幅變化，但從外殼很難發(fā)現(xiàn)。需要通過(guò)安裝傳感器，智能監(jiān)測(cè)裝置才能發(fā)現(xiàn)，需要運(yùn)用高科技手段。人工測(cè)溫達(dá)不到發(fā)現(xiàn)的目的。

2.3 罐體渦流

GIS內(nèi)部無(wú)論是三相共筒還是離相分布，內(nèi)部導(dǎo)體與外殼之間的距離都很小，電磁耦合很強(qiáng)，三相電流也是相對(duì)平衡的沒(méi)有絕對(duì)平衡一說(shuō)，所以對(duì)外殼的電磁感應(yīng)是不容忽略的，所以在外殼感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)很大，即產(chǎn)生感應(yīng)電流，即渦流。由于外殼電阻很小，渦流會(huì)很大，在金屬外殼上通過(guò)電流就會(huì)產(chǎn)生熱量。長(zhǎng)期渦流存在會(huì)使外殼局部過(guò)熱老化、材料性能下降、縮短使用壽命。紅外測(cè)溫發(fā)熱區(qū)域?yàn)榇竺娣e均衡發(fā)熱，不分上下左右，此時(shí)分析為渦流環(huán)流造成的發(fā)熱，可以通過(guò)在外殼增加外部環(huán)路將三相外殼連為整體，電磁感應(yīng)電流矢量和為零；將外殼更換為非導(dǎo)磁鋼材質(zhì)可以屏蔽磁場(chǎng)；增加長(zhǎng)管道多點(diǎn)接地，裝設(shè)導(dǎo)流排，盡快分流。

2.4 法蘭之間或螺栓接觸不良

運(yùn)行中GIS外殼由于內(nèi)部導(dǎo)體通有交變電流，導(dǎo)體與外殼之間距離小，使得金屬外殼上會(huì)感應(yīng)環(huán)流或渦流，電流通過(guò)外殼就會(huì)產(chǎn)生損耗而發(fā)熱，如果此時(shí)螺栓松動(dòng)、螺栓接觸不良，銹蝕嚴(yán)重就會(huì)造成局部發(fā)熱，紅外成像圖譜很明顯發(fā)現(xiàn)發(fā)熱點(diǎn)集中，成點(diǎn)狀分布，溫度很高。螺栓接觸不良，會(huì)使電壓升高，威脅檢修和運(yùn)維人員人身安全，溫度再高可能會(huì)熔斷接地極，引起設(shè)備故障。通過(guò)更換或者緊固螺栓就可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。

2.5 SF6氣體微水超標(biāo)

運(yùn)行中的GIS設(shè)備內(nèi)部充滿SF6氣體進(jìn)行絕緣，SF6氣體微水含量是決定其絕緣是否合格的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，當(dāng)微水超標(biāo)而沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)時(shí)，會(huì)使GIS設(shè)備內(nèi)部濕氣增大，腐蝕內(nèi)部設(shè)備絕緣，造成導(dǎo)體連接部位接觸不良放電閃絡(luò)，也會(huì)引起發(fā)熱，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生短路事故，損壞設(shè)備。測(cè)溫圖譜也會(huì)很明顯的從縱橫對(duì)比發(fā)現(xiàn)，溫度差別比較大。必須停電，回收、抽真空、注氣，定期檢測(cè)SF6氣體微水含量合格（圖1）。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)運(yùn)行多年GIS設(shè)備外殼發(fā)熱的各種原因分析和研究，確定了發(fā)現(xiàn)各種發(fā)熱現(xiàn)象時(shí)，如何根據(jù)外觀、紅外成像圖譜、試驗(yàn)數(shù)據(jù)等確定發(fā)熱原因，從而正確制定處理方案，及時(shí)準(zhǔn)確消除異常和缺陷，保護(hù)設(shè)備和電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。紅外成像測(cè)溫由此可見(jiàn)是非常重要的檢測(cè)手段，但是一些細(xì)微溫度變化還需要智能在線傳感監(jiān)測(cè)裝置才能及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)。兩種手段相輔相成，缺一不可。廣泛應(yīng)用紅外成像、傳感器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)檢測(cè)電力設(shè)備發(fā)熱故障，為電力設(shè)備狀態(tài)維護(hù)和檢修提供了有力的技術(shù)依據(jù)。可以預(yù)防設(shè)備的慢性和突發(fā)性故障，為設(shè)備和電網(wǎng)的安全運(yùn)行起到了強(qiáng)有力的保障作用。

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