電氣設(shè)備絕緣性能監(jiān)督執(zhí)行中發(fā)現(xiàn)的技術(shù)問題

燕寶峰，白全新，車傳強(qiáng)，趙建利，趙建坤

（內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020）

0 引言

依據(jù)國(guó)家、電力行業(yè)、國(guó)家能源局、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定及要求，開展高壓電氣設(shè)備絕緣技術(shù)監(jiān)督[1-2]工作。以提升設(shè)備全過程管理水平為中心，在專業(yè)技術(shù)監(jiān)督基礎(chǔ)上，以電氣設(shè)備為對(duì)象，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行工況，采取檢測(cè)、試驗(yàn)和抽查等多種手段，全過程、全方位、全覆蓋地開展監(jiān)督工作。

1 技術(shù)監(jiān)督采取方式

技術(shù)監(jiān)督采取線上與線下兩者相互結(jié)合方式。通過生產(chǎn)MIS 系統(tǒng)線上查閱電氣設(shè)備試驗(yàn)、檢修、缺陷及消缺等情況。線下主要針對(duì)電氣設(shè)備規(guī)劃設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)、大修改造等環(huán)節(jié)，抽查停電檢修現(xiàn)場(chǎng)以及運(yùn)行變電站是否存在安裝、檢修不規(guī)范、不正確問題。檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題，以監(jiān)督報(bào)告的形式發(fā)送各單位，形成閉環(huán)管理。

2 電氣設(shè)備安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)階段存在的技術(shù)問題

電氣設(shè)備絕緣性能技術(shù)監(jiān)督線下現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)存在個(gè)別電氣設(shè)備安裝、試驗(yàn)、運(yùn)維執(zhí)行過程與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)理解不到位、銜接不充分的問題。

2.1 六氟化硫氣瓶中含水量指標(biāo)不等同于充入電氣設(shè)備中的含水量指標(biāo)

六氟化硫氣瓶含水量標(biāo)準(zhǔn)與充入電氣設(shè)備靜置后含水量標(biāo)準(zhǔn)不同。

文獻(xiàn)[3]要求六氟化硫新氣到貨后，充入設(shè)備前應(yīng)對(duì)每批次的氣瓶進(jìn)行抽檢，并應(yīng)按文獻(xiàn)[4]驗(yàn)收，其他每瓶可只測(cè)定含水量。六氟化硫斷路器內(nèi)六氟化硫氣體的含水量（20 ℃時(shí)的體積分?jǐn)?shù)）應(yīng)按文獻(xiàn)[5]和文獻(xiàn)[6]有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，并應(yīng)符合下列規(guī)定：與滅弧室相通的氣室，應(yīng)小于150uL/L，不與滅弧室相通的氣室，應(yīng)小于250uL/L。文獻(xiàn)[4]規(guī)定工業(yè)六氟化硫氣體水含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為≤5×10-6。體積分?jǐn)?shù)非質(zhì)量分?jǐn)?shù)，顯然兩者含水量指標(biāo)不一致，需按照文獻(xiàn)[4]規(guī)定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)的換算公式（1）進(jìn)行換算，計(jì)算得出六氟化硫氣瓶中水的含量體積分?jǐn)?shù)應(yīng)≤40.56uL/L。

式中：

φi為樣品氣中水的含量（體積分?jǐn)?shù)）；

wi為樣品氣中水的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；

Ml為六氟化硫的摩爾質(zhì)量，為146.05 g/mol；

Mi為水的摩爾質(zhì)量，為18 g/mol。

2.2 避雷器壓力釋放口朝向不當(dāng)

避雷器本體安裝位置不當(dāng)，導(dǎo)致運(yùn)行中避雷器壓力釋放口朝向巡視通道，如圖1所示。避雷器壓力釋放口安裝要求，依據(jù)文獻(xiàn)[7]9.2.8 條款中“避雷器的排氣通道應(yīng)通暢，排氣通道口不得朝向巡檢通道，排出的氣體不致引起相間或?qū)Φ亻W絡(luò)，并不得噴及其他電氣設(shè)備?！保ㄗh按照要求，加強(qiáng)新擴(kuò)建變電站基建驗(yàn)收以及技改管理，規(guī)范安裝金屬氧化物避雷器壓力釋放口的排氣方向，避免避雷器故障壓力釋放口排氣時(shí)造成電氣設(shè)備相間短路和接地事故的發(fā)生以及對(duì)巡視人員造成人身傷害。

圖1 避雷器排氣口朝向巡視通道

2.3 主變壓器平衡繞組線圈引出線端部未絕緣化改造

國(guó)家能源局《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》（2014 年4 月15 日實(shí)施）適用于發(fā)電企業(yè)和供電企業(yè)。發(fā)電廠發(fā)電機(jī)出口母線至升壓變壓器、廠用變壓器、勵(lì)磁變壓器、PT 柜連接均為離相封閉母線，啟備變低壓側(cè)至（6 kV 或10 kV）廠用系統(tǒng)電源為共箱封閉母線。離相式封閉母線及共箱封閉母線的應(yīng)用，有效避免了主變壓器低壓側(cè)短路事故。因此國(guó)家能源局《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》沒有涉及變壓器低壓母線絕緣化改造問題[8]。

目前，電網(wǎng)220 kV 變電站多為三繞組變壓器（聯(lián)結(jié)組別為YNyn0+d11）、四繞組變壓器（聯(lián)結(jié)組別為YNyn0yn0+d11），低壓 10 kV 平衡線圈為 d11 接線方式，可接帶負(fù)載也可空載運(yùn)行。網(wǎng)內(nèi)供電企業(yè)已按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，完成絕大部分主變壓器中、低壓母線絕緣化改造工作，但部分主變壓器中、低壓母線絕緣化改造工程忽視了中、低壓引出端子的絕緣化改造。風(fēng)力發(fā)電企業(yè)三繞組變壓器（聯(lián)結(jié)組別為YNyn0+d11），低壓10 kV 平衡線圈引出端子絕大多數(shù)沒有采取絕緣化改造措施，某風(fēng)力發(fā)電企業(yè)主變壓器10 kV平衡線圈引出線端子落鳥后鳥體短路引發(fā)相間故障，如圖2 所示。故障原因如下：以往反事故措施都只是單一強(qiáng)調(diào)了低壓母線絕緣化改造，而忽視了主變壓器平衡線圈繞組的引出線端子絕緣化改造。

針對(duì)電網(wǎng)供電企業(yè)及風(fēng)力發(fā)電企業(yè)主變壓器平衡繞組絕緣套管出線端子存在未絕緣化改造的情況，建議按照文獻(xiàn)[9]9.1.4條款中“220 kV 及以下主變壓器的6~35 kV中（低）壓側(cè)引線、戶外母線（不含架空軟導(dǎo)線型式）及接線端子應(yīng)絕緣化；500（330）kV 變壓器35 kV 套管至母線的引線應(yīng)絕緣化；變電站出口2 km內(nèi)的10 kV 線路應(yīng)采用絕緣導(dǎo)線?！眻?zhí)行，新建變電站直接絕緣化改造或結(jié)合變電站停電檢修機(jī)會(huì)執(zhí)行主變壓器中、低壓母線絕緣化改造工作，同時(shí)深化反事故措施要求，重視主變壓器中、低壓端子、平衡繞組絕緣套管引出端子的絕緣化改造工作。

圖2 主變壓器平衡繞組鳥害跳閘故障

2.4 主變壓器濾油裝置濾芯使用超期

主變壓器運(yùn)行中在線凈油裝置壓力表示值相比其它相明顯偏高，如圖3 所示。在線凈油裝置運(yùn)行中多數(shù)開啟自動(dòng)凈油模式，錯(cuò)誤的認(rèn)為免維護(hù)，成為巡視“盲區(qū)”，造成凈油濾芯維護(hù)超期。運(yùn)行中主變壓器在線凈油裝置運(yùn)維，應(yīng)按照文獻(xiàn)[10]6.3.4 條款中“在線濾油機(jī)故障報(bào)警時(shí)應(yīng)立即停用并匯報(bào)，最大工作壓力達(dá)到制造廠規(guī)定時(shí)或油質(zhì)低于運(yùn)行要求時(shí)應(yīng)及時(shí)更換濾芯。更換濾芯后連續(xù)運(yùn)行24 h，取油樣合格后恢復(fù)手動(dòng)或自動(dòng)凈油模式”執(zhí)行。

圖3 運(yùn)行中在線凈油裝置壓力表示值偏高

2.5 等值鹽密監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局不合理

火電企業(yè)廠區(qū)面積較大，不同區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)污穢度相差可能較大?；痣姀S空冷島上方空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行中帶入的粉塵導(dǎo)致空冷島區(qū)域比升壓站區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)污穢程度嚴(yán)重，并且空冷散熱器在沖洗過程中，污水及其它雜物易附著在空氣島下方的電氣設(shè)備外絕緣上，導(dǎo)致電氣設(shè)備外絕緣污穢程度急劇升高，存在設(shè)備外絕緣污閃隱患。

某火電廠采用相同型式取樣絕緣子、相同積污期，空冷島下方主變壓器區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)污穢度測(cè)試值明顯高于升壓站內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)污穢度測(cè)試值，測(cè)量數(shù)據(jù)見表1所示。檢查發(fā)現(xiàn)，部分火電廠取樣參照盤形懸式絕緣子（即監(jiān)測(cè)點(diǎn)）僅安裝在升壓站門型架構(gòu)下方，未在火電廠現(xiàn)場(chǎng)污穢嚴(yán)重區(qū)域（空冷島區(qū)域），參照絕緣子串安裝位置不適宜，不能反映火電廠區(qū)域內(nèi)最嚴(yán)重的污穢程度。建議測(cè)量點(diǎn)應(yīng)根據(jù)地形環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況等的差異，選擇能反映所在區(qū)域的實(shí)際污穢水平。

表1 某火電廠現(xiàn)場(chǎng)污穢度測(cè)量數(shù)據(jù)mg/cm2

2.6 螺栓型耐張線夾安裝錯(cuò)誤

螺栓型耐張線夾是利用U形螺絲的垂直壓力，引起壓塊與線夾的線槽對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生的摩擦力來固定導(dǎo)線[11]。正確安裝時(shí)，螺栓型耐張線夾的受力側(cè)（即檔距側(cè)）沒有U 形螺絲固定，所有的U 形螺絲均裝在跳線側(cè)。錯(cuò)誤安裝后，U 形螺絲的垂直壓力加上導(dǎo)線風(fēng)振產(chǎn)生的力，將鋁包帶、導(dǎo)線磨損，存在導(dǎo)線掉線隱患。圖4為某35 kV變電站螺栓式耐張線夾安裝錯(cuò)誤，圖5為螺栓型耐張線夾正確安裝與錯(cuò)誤安裝示意圖。

圖4 螺栓式耐張線夾現(xiàn)場(chǎng)錯(cuò)誤安裝

圖5 螺栓型耐張線夾正確安裝與錯(cuò)誤安裝示意圖

2.7 楔形耐張線夾安裝錯(cuò)誤

楔型耐張線夾利用楔型結(jié)構(gòu)將導(dǎo)線、地線鎖緊在線夾內(nèi)，廣泛應(yīng)用于輸電線路導(dǎo)線、地線連接金具、桿塔拉線金具。

定型的楔型耐張線夾和UT 形耐張線夾均為單楔結(jié)構(gòu)，因此在安裝時(shí)應(yīng)注意楔子受力方向，安裝錯(cuò)誤會(huì)使鋼絞線在線夾出口處受到極大的彎曲應(yīng)力，導(dǎo)致鋼絞線破斷和線夾的機(jī)械強(qiáng)度降低。圖6 為楔型耐張線夾安裝錯(cuò)誤后線夾受力損壞，圖7 為楔型耐張線夾正確安裝與錯(cuò)誤安裝示意圖。

圖6 楔型耐張線夾錯(cuò)誤安裝

圖7 楔型耐張線夾正確安裝與錯(cuò)誤安裝示意圖

2.8 儀器自動(dòng)分析功能不正確

2.8.1 變壓器直流電阻測(cè)試儀直阻數(shù)據(jù)分析方法不正確

測(cè)試某臺(tái)35 kV 容量1 000 kVA、聯(lián)結(jié)組別為Dyn1 站用變壓器低壓側(cè)直流電阻數(shù)據(jù),儀器顯示不平衡率為2.449%，按照文獻(xiàn)[3]計(jì)算三相相間最大不平衡率為2.49%。測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。。

表2 站用變壓器低壓側(cè)直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)

GB 50150—2006（已作廢），1 600 kVA及以下容量等級(jí)三相變壓器，各相測(cè)得值的相互差值應(yīng)小于平均值的4%。現(xiàn)行GB 50150—2016版本，1 600 kVA及以下三相變壓器，各相繞組相互間的差別不應(yīng)大于4%?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 50150—2016測(cè)量變壓器直流電阻數(shù)據(jù)較原標(biāo)準(zhǔn)要求更為嚴(yán)格。變壓器直流電阻現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，如果測(cè)試儀器內(nèi)部有計(jì)算不平衡率程序，特別是2016年以前出廠的測(cè)試儀器，有可能出現(xiàn)儀器顯示為合格范圍，但實(shí)際已不合格的測(cè)試情況，因此直流電阻測(cè)試儀顯示不平衡率數(shù)值需按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析。

2.8.2 等值鹽密測(cè)試儀污穢等級(jí)判斷方法不正確

等值鹽密測(cè)試儀按照相應(yīng)的非現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，僅僅依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)污穢等級(jí)進(jìn)行劃分，是不正確的，對(duì)檢測(cè)人員后期劃分電氣設(shè)備外絕緣污穢等級(jí)存在干擾因素。圖8為某等值鹽密測(cè)試儀面板顯示污穢等級(jí)參數(shù)。

文獻(xiàn)[12]、文獻(xiàn)[13]均明確“污穢等級(jí)應(yīng)根據(jù)典型環(huán)境和合適的污穢評(píng)估方法、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)污穢度三個(gè)因素綜合考慮劃分，當(dāng)三者不一致時(shí)，按運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定。”使用此類等值鹽密測(cè)試儀，應(yīng)注意儀器劃分污穢等級(jí)功能不正確。

圖8 某等值鹽密測(cè)試儀面板顯示污穢等級(jí)參數(shù)

3 結(jié)語

電氣設(shè)備絕緣監(jiān)督工作的開展，為相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和防止電力生產(chǎn)事故的要求在發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)基建、運(yùn)維、技改各階段的落實(shí)執(zhí)行情況，提供必要的管理監(jiān)督環(huán)節(jié)。

文中提及的8 個(gè)問題，涉及電氣設(shè)備安裝、調(diào)試、驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)階段，在技術(shù)監(jiān)督執(zhí)行過程中都存在與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)理解不到位、銜接不足的問題。等值鹽密布局點(diǎn)不合理、儀器自動(dòng)分析功能不正確等類似問題，不能一味地照搬某一規(guī)程條款，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況多角度全方位分析問題，建議具體問題具體分析，精準(zhǔn)評(píng)價(jià)電力設(shè)備健康狀況、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和安全水平，為電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行提供重要的技術(shù)支撐。