組合電器罐體發(fā)熱原因分析

段連雨

摘要： 在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)上，電力控制業(yè)務(wù)的覆蓋范圍也加廣泛。組合電器設(shè)備具有占地面積小、功能組合靈活、免維護等優(yōu)點，近年來在我國電網(wǎng)及電源項目中大量使用，在運數(shù)量較10年前成倍增加。

關(guān)鍵詞： 組合電器;罐體發(fā)熱;原因

【中圖分類號】TM56 【文獻標識碼】A【文章編號】1674-3733（2020）16-0183-01

引言

在我國經(jīng)濟實力逐漸壯大，科學技術(shù)不斷創(chuàng)新的今天，組合電器（GIS）廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)各電壓等級中，以其優(yōu)異的可靠性、安全性、免維護性而備受青睞，但在生產(chǎn)和安裝過程中不可避免存在缺陷，一旦GIS發(fā)生事故就將對系統(tǒng)造成很大影響，因此及時發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備潛伏性缺陷并盡快處理是避免事故發(fā)生的重要手段。

1組合電器罐體發(fā)熱原因

1.1螺母發(fā)熱原因分析。

某站組合電器采用多點接地方式，三相分體式結(jié)構(gòu)，組合電器外殼材料為鋁合金材質(zhì)。由于筒體是鋁合金，導電率較高，因此在筒體內(nèi)產(chǎn)生渦流，只是由于筒體的厚度很小，所以渦流不可能很大。而且從三相分體筒壁結(jié)構(gòu)的等效電磁場模型，可以分析出三相分體結(jié)構(gòu)電磁場等效為三個線電流產(chǎn)生的與三相導體垂直的平面磁場的疊加，該磁場產(chǎn)生的渦流通過筒壁而不通過螺母，因此螺母的發(fā)熱與渦流無關(guān)，但渦流會使筒體本身發(fā)熱。從紅外熱成像檢測圖可以看到，該間隔筒壁無明顯整體發(fā)熱現(xiàn)象。而該間隔螺母發(fā)熱與負荷電流有關(guān)，2203間隔進線段C相伸縮節(jié)處兩個發(fā)熱的緊固螺母溫度隨著2203負荷電流的增長而升高。分析原因是，2203組合電器表面的環(huán)流隨著2203負荷電流的增長而變大，2203組合電器表面的環(huán)流增大后通過兩個發(fā)熱螺母的電流也相應(yīng)變大，從而導致兩個發(fā)熱螺母的溫度升高，說明兩個螺母發(fā)熱是由于組合電器設(shè)備表面環(huán)流引起的，發(fā)熱的兩個螺母處接觸電阻最小，環(huán)流最容易通過，因此接觸良好的兩個螺母處流過的環(huán)流比較大，導致這兩個螺母發(fā)熱。

1.2罐體法蘭連接處發(fā)熱。

通常情況下，GIS外殼接地多設(shè)置成一點接地或多點接地形式。其中，一點接地是以GIS外殼每個分段一端絕緣、一端一點接地方式設(shè)置，這種接地多以串聯(lián)殼體之間法蘭連接處絕緣和對地的殼體支座處進行絕緣設(shè)置的結(jié)構(gòu)形式為主，這種結(jié)構(gòu)形式在實際運行過程中，即使電器設(shè)備中母線電流較大，也不會造成設(shè)備外殼熱量上升明顯，因此設(shè)備運行中所產(chǎn)生的能耗也就相對較小。這是由于這種接地結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)部分沒有電流流入，因此土建鋼筋溫度上升變化不明顯。但是，需要注意的是，這種接地結(jié)構(gòu)在故障狀態(tài)下，不接地端的外殼感應(yīng)電壓較大，再加上外界磁場作用比較強烈，在一次導體電流較大的情況下，外殼發(fā)熱較為明顯，導致其穩(wěn)定性與可靠性相對較差。而多點接地形式則是通過在GIS分段內(nèi)以導體進行外殼與大地連接形式，通過兩點及以上的多點接地結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)設(shè)備接地保護。這種接地形式以串聯(lián)法蘭盤之間、設(shè)備支座處不設(shè)置絕緣，而是采用固定螺栓進行導通形式，將接地線安裝于殼體上，實現(xiàn)接地結(jié)構(gòu)設(shè)置。這種接地設(shè)置在實際運行中，由于外部環(huán)境磁通較小，再加上感應(yīng)過電壓較低、接地點較多，因此其運行可靠性與穩(wěn)定性等安全性能較為突出，且施工連接比較方便，設(shè)備運行中由于感應(yīng)電流與外殼連通設(shè)置方式，使得外殼升溫變化較小，運行能耗低，特征優(yōu)勢較為明顯。

1.3過熱缺陷分析。

GIS罐體過渡部位整體發(fā)熱由200W加熱器引起。該加熱器功率大并緊貼于GIS殼體上部，對GIS均勻加熱，會導致GIS殼體呈現(xiàn)整體發(fā)熱現(xiàn)象。另外，GIS鋼殼散熱較慢，導致加熱器關(guān)閉2h后，GIS殼體仍呈現(xiàn)上部過熱現(xiàn)象，隨著溫度的緩慢降低，24h后過熱現(xiàn)象才徹底消失。導致200W加熱器啟動的原因有：彈簧操作機構(gòu)箱內(nèi)溫度低于5℃或濕度大于85%，溫濕度控制器正常啟動加熱器;溫控器出現(xiàn)問題，非正常啟動加熱器。通過進一步查找故障原因，確定此次GIS罐體過熱由溫濕度控制器控制回路問題引起。換上新的溫濕度控制器后，GIS帶電運行正常。

2處理措施

2.1螺母發(fā)熱處理。

雖然該間隔螺母發(fā)熱溫度不是很高，但發(fā)熱點一直存在，且隨環(huán)境溫度及負荷電流增大有增加的現(xiàn)象，因此在帶電情況下對該間隔進行了處理。首先，檢查伸縮節(jié)兩側(cè)緊固螺母的力矩是否符合規(guī)定，對不符合規(guī)定的螺母進行緊固。處理后進行紅外測溫，發(fā)現(xiàn)以前有溫度異常的螺母發(fā)熱消失，但在該間隔伸縮節(jié)其他緊固螺母處發(fā)現(xiàn)新的發(fā)熱現(xiàn)象。說明，組合電器設(shè)備表面環(huán)流沒有消失，環(huán)流的存在必然導致外殼存在發(fā)熱。因此，結(jié)合組合電器停電，對該間隔進行處理。在伸縮節(jié)上下兩個短接銅排的接觸面進行打磨、涂抹導電膏，降低兩個短接銅排接觸面的接觸電阻，從而增強短接銅排流過組合電器外殼環(huán)流的能力。通過停電檢修處理，該間隔伸縮節(jié)螺母發(fā)熱溫度明顯下降。

2.2罐體法蘭連接處發(fā)熱處理情況。

以某工程為例：具體處理過程為：（1）220 kV電村I線線路GIS電流互感器罐體A相法蘭連接處、母線GIS電流互感器罐體C相法蘭連接處發(fā)熱螺栓進行拆除，并對本體漆進行清除以便連接板與本體可靠接觸。（2）在螺栓之間加裝過渡連片，并打好螺栓力矩。（3）溫度復測變電檢修一班工作班成員檢查清除發(fā)熱部位油漬，過渡連接片連接可靠，工作完畢辦理工作終結(jié)。變電檢修一班、電氣試驗班對發(fā)熱部位（包括清洗處理過的螺栓、過渡片）進行多次跟蹤測溫，運行溫度正常。220 kV電村I線線路側(cè)GIS電流互感器法蘭A相連接處為44℃。220 kV電村I線母線側(cè)GIS電流互感器法蘭C相連接處為47.3℃。

2.3運行維護。

①戶內(nèi)組合電器應(yīng)配置氧量儀和SF 6濃度報警裝置。②加大先進檢測技術(shù)應(yīng)用，如帶電檢測和在線監(jiān)測技術(shù)手段。③存在異常設(shè)備應(yīng)追溯其型式、批次等家族設(shè)備運行狀況，避免固有缺陷設(shè)備反復發(fā)生故障。

結(jié)語

綜上所述，組合電器設(shè)備由于設(shè)計、材料、安裝、電磁場分布等因素影響，存在環(huán)流引起的外殼發(fā)熱現(xiàn)象，及時發(fā)現(xiàn)組合電器設(shè)備潛伏性缺陷，并提早進行處理，是設(shè)備安全穩(wěn)定運行的保障。

參考文獻

[1]劉澤洪.氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備質(zhì)量管理與控制[M].北京：中國電力出版社，2011.

[2]國家電網(wǎng)公司運維檢修部.電網(wǎng)設(shè)備帶電檢測技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2014.