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电站厂用变高压开关柜设备接头过热成因分析与处理

2025-05-07 55 上传者：管理员

摘要：高压开关柜接头异常发热是设备运行过程中常见的问题，如果不及时处理，可能会发展为严重的故障，甚至导致设备损坏。结合故障排查，分析了某厂用变高压开关柜设备接头过热的成因，提出了相应的处理方法，为类似故障的预防和处理提供了借鉴案例。

关键词：
接触不良
水电站
水轮发电机
电气设备
绝缘材料
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水电站一次设备接头过热是水电站常见故障之一[1]｡当接头发生过热时,电流会引起接头温度升高,超出其正常工作温度范围,这就会造成接头内部绝缘材料的老化和破坏,电气设备的绝缘性能将受到严重损害,这不仅会导致电气设备的正常运行受阻,还可能导致电气故障和停电等问题｡当接头过热会引发短路现象,由于过高的温度和电流,可能会引发线缆的局部燃烧,从而导致火灾的发生,不仅会造成严重的财产损失,还会对工作人员的安全造成威胁[2]｡接头过热可能由多种因素导致,如电流过载､接触不良､腐蚀等,研究者们通常综合考虑多种因素,通过对比分析,找出过热的主要成因｡本文认真总结了某电站厂用变高压开关柜设备接头过热导致接地的事故,认真分析事故原因和处理方法,为该类型事故的处理提供借鉴,也为该类型设备的运行维护提供参考借鉴｡

1、成因分析

水电站一次设备接头过热的常见原因主要有以下几种:

1)过负荷运行｡设备长时间处于超负荷状态下运行,电流超过设备接头所能承受的额定电流｡这会导致接头的温度升高,超过其设计范围,从而引发过热问题[3]｡

2)不良接触｡接头接触面存在氧化､脱落､松动或污染等问题,导致接触电阻增大,电流通过接头时会产生局部高温[4]｡这种情况下,接头表面积小,散热不畅,很容易造成过热现象｡

3)绝缘不良｡接头绝缘材料老化､损坏或安装不当,导致绝缘性能下降,容易发生漏电或电弧,进而引起接头过热[4]｡

4)过长运行时间｡设备长时间运行,连续工作不间断,容易导致接头过载和过热｡尤其是在高温环境中,接头的散热条件更加恶劣,过热的风险更高[5]｡

5)设备老化｡设备长期使用后,接头的连接器､导线等元件可能出现老化､劣化等问题,导致接头的接触电阻增加,电流通过时也容易产生过热｡

2、处理方法与措施

接头过热是电力系统常见的工程问题,针对这问题常见处理方法如下:

1)控制电流｡在电源侧采取措施,通过调整电源的输出电压､使用限流器等方式限制通过接头的电流大小,避免电流过载导致的过热｡

2)优化散热措施｡在接头处安装散热片等散热设备,提高接头的散热效率｡此外,还可以使用导热膏等热传导材料,将接头产生的热量迅速导出[6]｡

3)改进设计与工艺｡在接头的设计和制造过程中,充分考虑散热和导电性能需求,可以采用多层结构､增加散热通道等方式优化接头结构和工艺,提高接头散热性能｡

4)加强维护与检查｡定期对接头进行维护,检查接头的接触质量､紧固程度等,及时对发现的潜在问题进行处理｡

3、案例分析

3.1案例情况

某水电站位于四川省乐山市､大渡河流域下游河段,为混流式水轮发电机组,电站以发电为主｡该站7F机组在运行期间发生定子一点接地保护动作停机,作业人员对发电机定､转子､机组保护装置､励磁系统､调速系统､顶盖､大轴､主变压器等开展了接地故障排查,并发现厂用变高压开关柜存在接地情况｡经检查,DLC4开关柜内过电压保护器的接地电缆与C相母排搭碰,搭碰处接地电缆及母排绝缘护套均有损伤(如图1)｡

图1DLC4开关接地故障点

该开关柜过电压保护器高压侧软电缆与过压保护器一体式“浇筑”,电缆长度较长且无法进行单独更换｡同时,该电缆与真空断路器相间隔板最短距离100mm,且未进行有效固定,安全间距不能满足｡故障处理中,发现该接地电缆表面有2处扎带绑扎痕迹,初步判断为扎带断裂造成过电压保护器接地电缆与开关C相母排搭碰,搭碰处绝缘损伤,导致C相母排接地,引起机组一点接地保护动作｡

3.2原因分析

厂用开关柜DLC4周围电气设备较多,各电气设备安装布局影响开关柜外形尺寸,导致开关柜内各电气设备布置极为紧凑[7]｡过电压保护器安装于电流互感器内侧上方,其接地端位于过电压保护器B､C相之间,该接地端通过接地电缆引至开关柜底部接地,按照目前过电压保护器与电流互感器安装布局情况,该接地电缆接地时,必须沿绝缘支架铺设并用扎带绑扎,跨越开关柜内高电压部位,如果扎带断裂,将造成接地电缆掉落与高压C相触碰｡

经分析认为,设备运行过程中DLC4开关柜内过电压保护器接地电缆与C相母排直接搭碰,搭碰位置在局部放电､热作用下,加速接地电缆及C相母排绝缘护套绝缘劣化､损伤,最终导致绝缘击穿,造成DLC4开关柜内C相近电流互感器处母排单相接地｡

对比该站DLC1､DLC3开关柜内过电压保护器,安装位置在开关柜底部则可以从本质上避免过电压保护器接地电缆跨越高电压区域(如图2)｡

图2DLC3开关柜过电压保护器接安装情况

3.3处理方法及效果

对DLC4开关柜过压保护器旧电缆进行拆除,并更换为长度1300mm接地电缆,电缆沿过电压保护器器底座环氧板,经多点绑扎牢固后引至开关柜底部接地｡对开关柜内所有电缆绑扎固定情况进行检查,确保各电缆走向合理､固定牢固,拆除三相过电压保护器脱离器接引螺栓､DLC4进､出侧电缆,开展过压保护器绝缘电阻及工频放电试验､DLC4开关绝缘电阻､导电回路电阻及交流耐压试验,数据合格｡更换C相同型号过电压保护器脱离器,重新调整三相安装角度,确保过压保护器高压侧电缆间距合理,并再次检查开关柜内各部接引螺栓,确保紧固､无松动｡设备投入运行后观察,该机组运行状况良好｡

4、结语

水电站一次设备是保障水电站安全高效运行的关键组成部分｡然而随着设备运行时间的增长以及设备老化情况的加剧,必须不断总结经验,加强日常管理,提升设备健康水平｡本文通过总结某电站厂用变高压开关柜设备接头过热原因以及对实际案例处理方法的分析讨论,提出类似故障的预防及处理建议如下:

1)定子一点接地故障下要对一次系统进行全部检查,重点排查过流开关､定转子､一次引线等设备,明确故障点,节约处理时间｡

2)过热故障常见于设备绝缘老化与负荷过高等因素的共同作用,因而有必要加强设备的日常管理｡

3)在故障处理中,应透彻分析故障的成因,从根本上解决设备隐患,杜绝类似不安全事件的发生｡

参考文献:

[1]松润锋.变电站电气一次设备产生过热问题分析及处理方法[J].中国设备工程,2020(4):43-44.

[2]韦柳丹.主变低压侧封闭母线接头过热分析及处置[J].红水河,2016,35(5):118-121.

[3]李昂.水电站常见电气一次设备故障检修与故障处理方法[J].水电与新能源,2023,37(4):75-78.

[4]万杰枫.变电一次设备故障预测及检修方法分析[J].集成电路应用,2023,40(8):202-203.

[5]卫星,李红,王程,等.变电站一次设备健康状态评估及风险预测方案研究[J].电工技术,2023(8):181-184,189.

[6]张益华,王厚春,邓凯.某大型水电站初期厂用电10kV系统运行方式分析[J].水电与新能源,2022,36(6):49-53.