1、變壓器繞組變形測試儀發(fā)熱事故的分析及預防
1.1 10 kV封閉式開關柜的應用概況
封閉式高壓開關柜以其**可靠、結構緊湊、占地省、操作方便等優(yōu)點，在開閉站、小區(qū)配電室、變電站內廣泛使用。在北京供電局變電管理處所屬的變電站內目前登記在冊的10 kV密封式高壓開關柜共有2 311臺，分布在北京地區(qū)51座變電站內。其中運行時間*長的是右安門變電站的固定式開關柜，1955年出廠，由華通開關廠生產(chǎn)；*新投產(chǎn)的是西大望變電站型號為ZS1的小車式開關柜，由廈門ABB開關廠生產(chǎn)。目前使用中的10 kV開關柜主要存在設備型號多樣、質量參差不齊、備品備件不全、部分設備嚴重老化等問題。
1.2 封閉式開關柜結構特點
封閉式高壓開關柜的一次設備分布在3個相互獨立的隔室內，分別是開關室、母線室、出線室。按有關的規(guī)程要求，除實現(xiàn)電氣連接、控制、通風而必須在隔板上開孔外，所有隔室呈封閉狀態(tài)。在開關室內的主開關上一般有6個主插頭，有18個流過負荷電流的連接點；在出線室有連接出線電纜的3個主接頭與連接旁路刀閘的十幾個接點。以上所說連接點直接流過負荷電流，當負荷較大時存在隱患的連接點就會發(fā)熱。由于發(fā)熱點在密封柜內，運行中的柜門禁止打開，值班人員無法通過正常的監(jiān)視手段發(fā)現(xiàn)發(fā)熱缺陷。發(fā)熱嚴重時接頭會變紅甚至熔斷，直接造成生產(chǎn)事故。
1.3 封閉式高壓開關柜接頭事故統(tǒng)計
封閉式高壓柜內接頭發(fā)熱事故在近幾年屢有發(fā)生。10 kV開關直接承擔用戶負荷，其中不少是重要負荷，如果發(fā)生突然停電事故，不但會造成**的社會影響，而且給供電部門造成很大的經(jīng)濟損失。
2變壓器繞組變形測試儀發(fā)熱事故的分析及預防
事故分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)生事故的原因主要有：檢修試驗人員工作失誤，設備安裝連接工藝不當，負荷變化，設備老化變形等。
2.1 檢修試驗人員工作失誤
檢修人員進行開關檢修或試驗時必須拆開部分連接點，工作結束時再恢復原樣。由于工作人員失誤，本來應該安裝4根緊固螺栓的接頭，只裝了3根甚至只裝了1根。線路負荷較小時這樣的隱患不會被立即發(fā)現(xiàn)，當負荷突增時該接頭就會過熱。這樣的情況一般出現(xiàn)在電流互感器的連接點。事故的主要原因是檢修人員的工作態(tài)度與責任心的問題，此類事故主要發(fā)生在1997年以前，近幾年隨著檢修工作責任制的推行，此類現(xiàn)象已經(jīng)大大減少。
2.2 設備的安裝、連接工藝不當
設備的安裝工藝不當主要是施工質量問題，封閉式高壓柜內小車式開關插嘴的位置與固定的插頭位置如有偏差，開關推入后插頭部分就可能接觸不實，造成發(fā)熱。這是施工安裝時的問題，需要運行人員在設備驗收時把好關。另一個連接工藝問題出在出線電纜與開關引出線的連接處。10 kV連接開關的引線一般使用40 mm寬鋁排，旁路刀閘一般安裝在鋁排上，出線電纜也在這一位置。10 kV電纜較粗，通常只使用1根螺栓來連接運行與備用2條電纜，連接的受力面較小，電流通過的有效截面減小，于是造成發(fā)熱。
2.3 負荷突變的影響
電力負荷的變化會影響設備的溫度，正常的負荷變化引起的溫度升高不會超過規(guī)定的75℃。如果負荷增加的較多時(如比平時增加了1倍或幾倍)，或者線路受到短路電流沖擊后，設備的薄弱環(huán)節(jié)就會發(fā)熱，發(fā)熱后連接點的材料會發(fā)生變形、氧化等物理或化學變化。發(fā)熱后如不及時發(fā)現(xiàn)，再次受負荷沖擊后，又會過熱，經(jīng)過多次反復的惡性循環(huán)，接頭的連接狀況越來越差，*后直至造成接頭熔斷事故。
2.4 設備變形老化
隨著電網(wǎng)改造的進一步深入，新材料、新工藝、新設備大量在電網(wǎng)中推廣應用，設備的健康水平也有了明顯提高，但是仍有很多老舊設備還在運行。北京供電局變電管理處所屬變電站的高壓開關柜在1980年之前出廠的還有121臺仍在使用中，出廠日期在1980～1990年的有368臺在使用中。因此設備的質量與新舊程度參差不齊，也是發(fā)生問題的重要原因，老舊設備接頭發(fā)熱發(fā)生的幾率普遍較高。
3、預防接頭發(fā)熱事故的措施及方法
密封高壓開關柜內的接頭發(fā)熱是生產(chǎn)中的難題，通過采取各種措施，如：實行檢修人員責任制，更新老舊設備，改進接頭的連接、安裝工藝等，可以大大減少接頭發(fā)熱事故，但是從目前的設備狀況看要想完全避免接頭發(fā)熱事故也是不現(xiàn)實的。于是希望通過監(jiān)視的方法，提前發(fā)現(xiàn)開關柜內設備接頭發(fā)熱的跡象，以便采取措施，防止出現(xiàn)惡性事故。這方面的工作我們一直在研究、探討。
3.1目前經(jīng)常使用的柜內接頭溫度監(jiān)視方法
現(xiàn)在經(jīng)常使用的柜內接頭發(fā)熱監(jiān)視方法主要有：在接頭粘貼測溫蠟片；手摸柜門感知柜內溫度；通過異常氣味發(fā)現(xiàn)設備過熱；通過異常音響發(fā)現(xiàn)設備過熱等。粘貼測溫蠟片是室外接頭常用的測溫法，用在封閉柜內有很大局限性，大部分接頭通過柜門的觀察窗看不到，只能在開關停電檢修時檢查接頭有無過熱情況，對預防事故作用不大。手摸柜門的方法可大概判斷溫度有無異常，在變電管理處的左安門變電站曾通過此方法發(fā)現(xiàn)2起嚴重的接頭發(fā)熱故障，但是這種方法具有很大的隨意性與偶然性，而且由于個人感覺的差異，相同情況也會有不同判斷。當有過熱的接頭時，一定會有異常氣味或者異常聲音，特別是連接電流互感器的接頭發(fā)熱時，可以發(fā)出強烈的異常氣味，工作人員可根據(jù)氣味的來源作出進一步的判斷。總之，通過綜合應用以上幾種方法可以大概判斷開關柜內有無接頭發(fā)熱故障，但是不科學、不嚴謹，對無人值班的變電站、開閉站無實用價值。
3.2 預防封閉柜內接頭發(fā)熱事故的新方法
如何通過科學的方法發(fā)現(xiàn)開關柜內的接頭發(fā)熱故障一直是我們研究的課題之一，我們在這方面進行了多次試驗與探討。
*初試驗選擇的是直接監(jiān)測法，在接頭上安裝溫度傳感器，將溫度信號集中處理，判斷接頭溫度是否超過允許值。其技術難點是溫度傳感器的安裝，溫度信號由傳感器到處理機的傳送。要求溫度傳感器直接安裝在10 kV電壓的接頭上，其體積有嚴格限制，不能影響開關的絕緣與正常運行。信號傳送使用有線方式是**不允許的，通過無線發(fā)射存在強電場磁場干擾與發(fā)射裝置電源不易解決的問題。這一方案*終沒有試驗成功。
隨后又進行了間接監(jiān)測的研究與試驗。主要方案是在接頭位置涂一種特種涂料，使其在規(guī)定溫度時發(fā)出特定氣體，在柜頂部安裝特定氣體的傳感器，當氣體濃度達一定值時發(fā)出報警信號。這一方法的技術難點之一是氣體的選擇，該氣體要求在空氣中含量少，不受被測物溫升后揮發(fā)氣體干擾，對此氣體檢測*好使用成熟的傳感器。難點之二是發(fā)出氣體的涂料的穩(wěn)定性，要保證在室溫中長期存放不揮發(fā)。變壓器繞組變形測試儀發(fā)熱事故的分析及預防，選用氫氣與一氧化碳進行了試驗。由于受氣體濃度限制，要求傳感器靈敏度較高(帶來干擾信號太多的問題)。此方案雖然有所突破，但由于其成本太高，不易在生產(chǎn)中推廣應用而*終被否定。
*后受手摸感知法的啟發(fā)，決定通過監(jiān)視開關柜內空氣溫度的方法來判斷有無接頭發(fā)熱故障。總體方案是在每臺開關柜頂?shù)呐艢饪咨习惭b一個溫度傳感器，如果空氣溫度達到規(guī)定值即發(fā)出報警信號；或是柜內空氣溫度與環(huán)境溫度差值到規(guī)定值時即報警。具體溫度報警定值要通過試驗的方法確定。我們先將傳感器的溫度信號經(jīng)過模數(shù)轉換后輸入計算機作記錄，然后將開關的負荷數(shù)據(jù)(變電站內的監(jiān)控機實測信息)也存入同一臺計算機，通過對比分析，確定開關負荷與溫度的關系曲線，根據(jù)溫度曲線確定其報警溫度值。報警信號由計算機發(fā)出，直接送到控制室。控制室內的值班員也可以通過計算機隨時查詢開關柜內的實時溫度值。對于無人值班變電站，可以將過熱信號作為一個遙測量通過RTU直接送到監(jiān)控中心。這一測溫方法溫度傳感器安裝方便簡單，運行可靠，投入較小，技術成熟后可在變電站內大量應用。
4、小結
實時監(jiān)視開關柜內接頭溫度從目前的生產(chǎn)形勢來看還是必要的。總結以上分析看出，通過監(jiān)視柜內空氣溫度來間接監(jiān)視柜內接頭的運行狀況是可行的，完全可以起到預防接頭事故的目的。
