某站35 kV低抗下部連接板過熱及三相匯流導線斷股原因分析及處理措施

韋 宇 庹印和 王 杰

（中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司百色局，廣西百色533000）

1 故障現(xiàn)象

某站值班員在對全站設(shè)備進行夜巡時，紅外測溫發(fā)現(xiàn)35 kV低抗B相下部連接板與三相匯流導線連接處最高溫度達到192.6 ℃（圖1）；A、C相同部位的實時溫度分別為67.7 ℃、64.9 ℃，B、C相相對溫差為77.5%（判斷為一般缺陷），當時的負荷電流為962 A，環(huán)境溫度為28 ℃。電抗器退出運行。

圖1 B相連接板與導線連接處熱成像圖

35 kV低抗投入運行至設(shè)備發(fā)現(xiàn)過熱前后近10個月的運維中，日常及專業(yè)巡維均未發(fā)現(xiàn)有過熱異?，F(xiàn)象。低抗型號：BKK-20000/35，廠家為北京電力電器設(shè)備總廠。

2 現(xiàn)場檢查處理情況

7月24日23：14，35 kV低抗由運行轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)：

（1）在B相連接線夾（型號TL-800）左、右兩側(cè)線夾與電抗器下端三相匯流導線（型號JL-800）切面處，導線均有斷股現(xiàn)象，如圖2所示。

（2）固定線夾的中部兩顆緊固螺栓松動，如圖3所示。

（3）更換導線過程中，在拆除原導線時，發(fā)現(xiàn)與B相連接板連接處的導線均有不同程度的氧化，且多股導線已有明顯的變形斷裂趨勢，如圖4所示。

7月26日08：35開始工作，把原導線拆除，重新壓接線夾并更換了三相匯流導線。我局高壓班人員對導線與接線板間的接觸電阻進行了驗收，經(jīng)測量，A、B、C三相接觸電阻值分別為5、6、5.5 μΩ，均小于12 μΩ，滿足要求。更換工作于7月26日13：25結(jié)束。更換完畢后設(shè)備投入運行，經(jīng)紅外檢測，沒有過熱異常。

圖2 B相接線板處左側(cè)導線斷股情況

圖3 B相接線板處右側(cè)導線斷股情況及中間抱箍螺桿松動情況

3 原因分析

3.1 現(xiàn)象分析

電抗器在正常運行過程中產(chǎn)生電磁場，由于導線及連接螺栓長期處于電抗器自身產(chǎn)生的磁場中，受到電動力作用，加之電抗器投退的瞬時電動力作用，導線和螺栓將因物理作用產(chǎn)生幾何位移，長時間的作用下，如果施工中連接螺栓力矩不滿足要求，緊固螺栓將出現(xiàn)松動。由于線夾緊固螺栓松動，線夾的接觸壓力降低、接觸面積減小，進而增大了導線與連接板間的接觸電阻（經(jīng)測量，連接板相近的導線至接線板間的接觸電阻為252 μΩ，遠遠大于正常情況下的12 μΩ），當大電流流過接觸面時，必然會使接觸面發(fā)熱。另一方面，由于緊固螺栓是普通鍍鋅材質(zhì)，而非不銹鋼材料，本身電阻阻值較大，當有電流流過螺栓時，必然引起螺栓發(fā)熱；由于過熱點的實測溫度為192.6 ℃（測溫時間上存在較大真空，極有可能并非最高溫度），并未達到鋁導線的熔點溫度660.4 ℃，但已經(jīng)超過了鋁導線正常運行的最高允許溫度80 ℃且接近于鋁導線短路時的最高允許溫度200 ℃。同時，在短時間內(nèi)接觸面產(chǎn)生的熱量幾乎完全被鋁導線及接線板吸收，造成接觸點嚴重過熱異常；在高溫條件下，導線的機械強度下降變軟，在導線自身重力的作用下，能量在B相線夾與導線接觸處形成向下的切力釋放，使得部分導線斷股。

圖4 與B相連接板連接處導線熔斷情況

3.2 設(shè)計、設(shè)備安裝環(huán)節(jié)分析

一方面，低抗三相匯流導線與B相接線板間連接方式為導線與接線板連接（即匯流導線為一條導線），然后通過螺接線夾（TL-800）形式與B相連接板進行緊固連接（硬連接，正常運行方式下相間導線接死，沒有活動間隙），且接線安裝在下側(cè)，如圖5所示。

圖5 一字形布置低抗相間接線方式

這樣的接線方式接觸面積較小，當緊固螺栓出現(xiàn)輕微松動時，由于緊固抱箍受向下的力作用接觸面積就會更小，進而使接觸電阻增大；另一方面，在安裝時螺栓未按要求進行力矩緊固，運行過程中電動力的作用使得緊固螺栓漸漸松動，當電流流經(jīng)松動且本身電阻很大的螺桿（普通螺栓非不銹鋼材質(zhì)）時必然會產(chǎn)生熱量，當接線板、導線吸收熱量后，機械強度降低，抗拉強度下降，在自重力作用下，部分鋁導線逐漸被拉伸直至斷裂。

另一低抗相間接線（軟連接，正常運行方式下相間導線留有活動間隙）及B相連接線夾連接方式（也為螺栓連接）如圖6、圖7所示。

圖6 品字形布置低抗相間接線方式

圖7 品字形布置低抗線夾圖

3.3 設(shè)備運行維護環(huán)節(jié)分析

按照運維策略的巡檢周期要求，每月進行一次全站設(shè)備的紅外測溫；同時按照公司“關(guān)于加強干式電抗器的運行維護”的要求，在低抗投入運行后1 h內(nèi)均進行紅外測溫工作。由于低抗長期投入，動態(tài)巡維的頻次不夠，紅外檢測的周期較長，當?shù)涂挂恢碧幱谶\行狀態(tài)時，未能針對低抗等設(shè)備的運行特點制定有效的動態(tài)巡維控制措施，造成低抗投運后的運行期間紅外測溫存在真空時間段，不能有效監(jiān)測低抗運行狀態(tài)，未能及時發(fā)現(xiàn)過熱異常。

3.4 設(shè)備竣工投產(chǎn)驗收環(huán)節(jié)分析

設(shè)備竣工驗收時，驗收組以驗評表、補充驗收作業(yè)指導書、設(shè)計圖紙、技術(shù)協(xié)議及規(guī)程規(guī)范的要求進行了驗收，按照要求對設(shè)備接線板的緊固情況進行了抽檢，但根據(jù)驗評表要求，驗收時僅對設(shè)備接線板緊固情況進行抽檢，未能發(fā)現(xiàn)螺栓未按要求進行力矩緊固的隱患客觀存在，設(shè)備運行后，螺栓漸漸松動，直至發(fā)展成嚴重的過熱。

4 采取的防范措施

（1）對同類型接線低抗結(jié)合停電排查處理，杜絕因連接螺栓松動、連接螺栓材質(zhì)不符、力矩不夠等問題造成發(fā)熱加劇、導線熔斷；有效加強紅外測溫工作，利用停電機會進行檢查處理。

（2）與設(shè)計商議更改接線方式的必要性、可行性及后續(xù)整改工作。

（3）提高新投運、大修等設(shè)備的驗收質(zhì)量，加強施工過程質(zhì)量監(jiān)督和把控。特別要注意斷路器、電抗器、刀閘等設(shè)備的回路電阻、接觸電阻驗收工作，進行重點驗收。

（4）加強巡視、維護和檢修質(zhì)量。由于系統(tǒng)調(diào)壓要求，低抗的投切會比較頻繁，當設(shè)備長時間處于運行狀態(tài)時，適當縮短巡視檢查周期及紅外檢測溫頻率；同時在檢修工作時，按照指導書作業(yè)要求，檢查設(shè)備導線連接螺栓緊固情況，并按要求進行力矩檢查，及時發(fā)現(xiàn)異常，及時處理。

（5）針對本次異常處理存在的問題，健全應(yīng)急防范的快速聯(lián)動及相應(yīng)機制。結(jié)合各站設(shè)備情況，核實各站相關(guān)設(shè)備的常用備品備件儲備情況，針對庫存缺貨的備品備件，特別是變電站設(shè)備各類線夾零庫存的現(xiàn)狀，及時梳理變電設(shè)備線夾型號、參數(shù)，按配置要求進行購置和儲備。

5 結(jié)語

各類設(shè)備過熱異常出現(xiàn)頻率極高且易發(fā)于停電檢修之后，造成重復停電，嚴重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，甚至會造成責任事件。本文針對某站35 kV低抗下部連接板過熱異常，從設(shè)計、設(shè)備安裝環(huán)節(jié)、設(shè)備運行維護環(huán)節(jié)、設(shè)備竣工投產(chǎn)驗收環(huán)節(jié)進行了詳細分析。通過停電排查螺栓緊固程度、調(diào)整接線方式、嚴把投產(chǎn)驗收關(guān)、完善運維策略、健全應(yīng)急處置機制等手段，可有效減少設(shè)備過熱導致的異常，避免因設(shè)備過熱造成重復停電。