组合电器螺母发热的处理

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　　关键词：组合电器;螺母;发热;环流;涡流

　　引言

　　组合电器是以SF6气体作为绝缘，由断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7种高压电器通过金属全封闭式结构组合而成，具有体积小、占地空间少、日常检修维护工作量小、故障发生频率低等优点，广泛应用于我国城市高压和超高压电网系统[1-3]。但组合电器在生产和现场安装中可能存在缺陷，一旦发生事故，影响范围广，故障查找困难，修复时间长，对供电系统影响大，因此，及时发现组合电器设备潜伏性缺陷，并提早进行处理，是设备安全稳定运行的保障。组合电器设备由于设计、材料、安装、电磁场分布等因素影响，存在环流引起的外壳发热现象[4-10]，本文对组合电器设备外壳螺母发热进行分析与研究，并给出降低发热螺母温度的措施。

　　1组合电器设备接地方式

　　[11]组合电器外壳接地方式有一点接地和多点接地两种。一点接地方式是在组合电器外壳的每个分段中一端绝缘，另一端一点接地。该结构的优点是没有外壳电流通过，外壳相应温升较低，损耗也较小，但当设备故障时其外壳感应电压很高，有一定的安全隐患。多点接地方式是在组合电器的某个分段内，用导体连接外壳和大地，并且采用两点以上的多点接地，接地线必须直接接到主地网。工程做法通常是设备的支座不绝缘，并用固定螺栓导通，接地线也装于壳体。该接线方式感应电压低，外部磁场较小，设备安全可靠性高，但由于感应电流通过外壳，外壳的温升和损耗比一点接地方式大。

　　2组合电器环流基本机理

　　[12]组合电器具有三相共体式结构和三相分体式结构。在三相对称运行下，外壳上几乎不会产生环流。而三相分体结构，特别是产生不对称或故障时，外壳上会产生较高的环流数值。电流流过母线时不仅在外壳产生环流，也会产生涡流，如图1所示。此电流是一种横向电流，是由交变的母线电流通过外壳截面的磁通量发生变化而感应产生的。

　　3组合电器螺母发热案例及分析

　　3.1案例基本情况

　　应用红外热成像检测仪对某变电站2203间隔进行红外测温时，发现该间隔C相伸缩节有两个紧固螺母发热，温度分别为51.4℃和54.7℃，正常的螺母温度为32℃，环境温度29℃。该间隔C相伸缩节下部螺母发热红外如图2所示，该间隔相同位置C相伸缩节上部螺母发热红外图如图3所示。

　　3.2螺母发热影响因素

　　为分析紧固螺母的发热情况，对该间隔进行多次红外测温，表1为2203间隔处于不同负荷电流下，发热螺母温度变化情况。从表1可以看出，随着负荷电流的增大，发热螺母温度呈上升趋势。

　　3.3原因分析

　　该站组合电器采用多点接地方式，三相分体式结构，组合电器外壳材料为铝合金材质。由于筒体是铝合金，导电率较高，因此在筒体内产生涡流，只是由于筒体的厚度很小，所以涡流不可能很大。而且从三相分体筒壁结构的等效电磁场模型，可以分析出三相分体结构电磁场等效为三个线电流产生的与三相导体垂直的平面磁场的叠加，该磁场产生的涡流通过筒壁而不通过螺母，因此螺母的发热与涡流无关，但涡流会使筒体本身发热。从红外热成像检测图可以看到，该间隔筒壁无明显整体发热现象。而该间隔螺母发热与负荷电流有关，2203间隔进线段C相伸缩节处两个发热的紧固螺母温度随着2203负荷电流的增长而升高。分析原因是，2203组合电器表面的环流随着2203负荷电流的增长而变大，2203组合电器表面的环流增大后通过两个发热螺母的电流也相应变大，从而导致两个发热螺母的温度升高，说明两个螺母发热是由于组合电器设备表面环流引起的，发热的两个螺母处接触电阻最小，环流最容易通过，因此接触良好的两个螺母处流过的环流比较大，导致这两个螺母发热。

　　3.4发热危害

　　该间隔紧固螺母过热点的长期存在一方面会导致固定螺母本身疲劳而影响伸缩节的固定，从而可能导致伸缩节附近发生漏气;另一面，螺母发热产生的热源可能会导致伸缩节连接部位的密封圈过热变形，进而导致气室密封性能下降，最终也会导致伸缩节附近发生漏气。伸缩节附近如果发生泄漏，不仅会导致外界的水分逐渐渗入气室内部，影响设备的绝缘强度，严重时还会导致绝缘击穿，同时泄漏部位产生的SF6气体还将对大气环境产生较强的温室效应，此外，故障情况下气体中含有毒性较强的SF6分解产物，该分解产物泄漏到空气中还将危害人身安全。因此，应根据发热点温度、材料耐受温度、设备实际漏气情况对螺母发热进行处理，以消除设备潜伏性隐患。

　　3.5发热处理

　　虽然该间隔螺母发热温度不是很高，但发热点一直存在，且随环境温度及负荷电流增大有增加的现象，因此在带电情况下对该间隔进行了处理。首先，检查伸缩节两侧紧固螺母的力矩是否符合规定，对不符合规定的螺母进行紧固。处理后进行红外测温，发现以前有温度异常的螺母发热消失，但在该间隔伸缩节其他紧固螺母处发现新的发热现象。说明，组合电器设备表面环流没有消失，环流的存在必然导致外壳存在发热。因此，结合组合电器停电，对该间隔进行处理。在伸缩节上下两个短接铜排的接触面进行打磨、涂抹导电膏，降低两个短接铜排接触面的接触电阻，从而增强短接铜排流过组合电器外壳环流的能力。通过停电检修处理，该间隔伸缩节螺母发热温度明显下降。

　　参考文献

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　　[12]陈灏.GIS外壳环流和暂态地电位升高的研究[D].北京：北京交通大学，2011.

　　作者：王小朋 王艳华 兰德刚 房克荣 郭冰 王军 兰岚 单位：国网天津市电力公司检修公司 国网天津城东供电公司 国网天津市电力公司培训 中国矿业大学