电力工程设计施工中的安全问题探讨

陈凌昌

( 湖北省电力建设第二工程公司，湖北 武汉 430030)

0 引言

电力工程的设计施工是电力设备和设施在建成投运后安全运行的重要保证。但是随着电力设备运行环境的复杂化、电力负荷的日益高涨，以及经济发达地区电力供需矛盾的持续紧张导致的电力工程建设量的陡增，都给电力工程的设计施工带来了巨大的压力。一些设备给电力安全生产造成的影响和隐患通过设备的长期带电运行正逐步显示出来［1，2］。本文将针对运行实践工作中碰到的部分问题进行一些初步的分析。

1 设备的隐性发热问题

1.1 穿墙套管导磁性封板的发热问题

某110 kV 变电站的#1 主变，容量为40 MVA，2010年8月份10 kV 侧负荷电流上升为1700 A(额定电流约为2200 A)，值班员在红外测温发现主变10 kV 侧穿墙套管封板B、C 相之间温度较高，最高温度到达96℃。

当天继续为该站#2 主变进行巡视测温，也发现#2 主变10 kV 侧穿墙套管封板B、C 相之间有发热现象，最高温度到达94℃。#2 主变容量为50 MVA，10 kV 侧的负荷为1645 A(额定电流为2750 A)。

观察穿墙套管封板的结构容易发现，在封板上除去为三相套管穿过开有孔以外，其余部分为一张整体钢板。这样套管内交流电流的通过将在封板上形成闭合磁路而导致磁滞损耗发热。例如有的文献上就要求:额定电流在1500 A 及以上的穿墙套管直接固定在钢板上时，套管周围不应形成闭合磁路。因此在该变电站中电流超过一定值后，闭合磁路导致的发热就比较明显了。当前在该类穿墙套管封板的横向轴线上已经设计留出了一条缝隙，填充了非磁性材料，使得该类发热得到了较好的解决。

1.2 电缆支架发热问题

在一些变电站中，进线电缆有时设计选用单芯电缆，电缆从室外铁塔进入变电站后往往要在电缆层的电缆支架上进行敷设后再连接至相应的开关。在夏季负高负荷期间，值班员巡视测温发现了电缆支架的发热现象。

在单芯电缆沿线的支架上均有发热现象发生，且电缆支架上发热的最高温度达到了129℃，电缆外绝缘油有显的热感和软化现象。观察电缆的施工敷设方案，是直接并排在电缆支架上，因此交流电缆敷设沿线的导磁电缆支架上就产生了磁滞损耗发热现象。

处理方法是对电缆支架加装非导磁材料的空心金属护套，或者对电缆排布进行重新排列，使得单芯电缆的三相成“品”字形排布。处理后，电缆支架的发热即恢复正常。并且另外三座同样电缆敷设的变电站中电缆支架也先后出现了发热现象，按照上述方法处理后均得到了恢复。

1.3 变压器漏磁发热问题

在变电站变电设备的一些通常认为不会发热的部位，有时因为设备的设计问题也导致了发热。例如在某220 kV 变电站中，值班员在巡视中偶然发现钟罩式结构变压器的大盖与底座连接排处发热(如图1，左边为红外热图，右边为可见光图)。该变压器容量为120 MVA，当时变压器高压侧的电流为250 A，测温区域中的最高温度为222.2℃。

图1 变压器法兰连接排处发热红外检测图

接下来对变压器相关部位的电流情况进行了现场测量。测量时主变三侧的电流为:高压测240A，中压侧370 A，低压侧1160 A;结果可知，发热确因流过较大电流所致，发热的原因也不难分析出来是因为变压器的漏磁通穿过连接排后，在闭合连接排上产生了感应电流导致发热，反映了变压器厂家对变压器磁屏蔽的设计处理不够完善。现场辅助处理措施是对连接排进行更换，控制负荷，增加相应并联连接排的数量从而减小单个连接排上的电流。但最根本的处理方案还在于厂家对磁屏蔽方案的合理设计。

2 开关柜的设计施工问题

2.1 备自投完善前的供电可靠性问题

当前许多110 kV 变电站远景的典型接线方式为三台主变四分段母线的接线方式(如图2)。在变电站的工程建设中一般会根据当地负荷的发展情况分期进行施工投运。当工程按规划设计完成#1、#2 主变和10 kV 的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段母线的接线方式的投运时(即不包含图4 中虚框内的设备)，为了保证供电的可靠性，设计施工上一般会要求在Ⅱ、Ⅲ段母线之间进行临时性的母线硬连接(如图中Ⅱ、Ⅲ段母线中的虚线)。目的在于当#2 主变因故失电时，“100”母联开关的备自投装置能动作合闸，从而由#1 主变来供Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ母线上的负荷。但是现场由于某些设备设计自身的原因无法实现Ⅱ、Ⅲ段母线的临时硬连接，这种方式下势必在#2 主变因故失电后只有“100”开关合闸恢复Ⅱ段母线供电而导致Ⅲ段母线失电，为Ⅲ段母线上的用户快速恢复供电造成影响。

图2 110kV 变电站三主变四分段母线接线图

2.2 消谐器的设计安装问题

在国网公司“十八项反措”中，对防止谐振过电压进行了明确规定，特别是在中性点非直接接地系统中，电压互感器的一次侧或二次开口三角处应安装消谐装置［2］。现场近几年来看，10～35kV 开关柜中的母线压变一般在压变一次侧的中性点会设计安装消谐器，实际运行也取得了较好的防护效果。但是在某些特殊的开关柜设备中，例如某些充气柜厂家的结构设计中并无消谐器，特别是在压变的一次侧无法实现，将给这类开关柜设备的运行带来安全隐患。

此外，当前在中性点不接地系统中，关于消谐器和消弧线圈的使用上还有一定的误区，认为安装投运了消弧线圈后就可以不安装消谐器，应该说两者在系统中所起到的作用是不同的，在现场设计安装中不可以相互替代。

2.3 开关柜电缆出线零序CT 的问题

在中性点不接地系统中，线路的单相接地是允许运行一段时间的，由于线路单相接地没有保护动作跳闸，这就为判断接地线路带来来一定的困难。

传统的判断排除方法是运行值班员在调度员的命令下进行的现场拉路试验，需要较长的时间和较大的人员工作量。自从自动跟踪调谐的消弧线圈安装使用后，装置自带的接地判别装置也得到了大量使用。判断的基础仍然是对线路单相接地时不同线路零序电流值进行分析判断，因此在当前不少开关柜的电缆出线上都安装了零序电流互感器。但是电缆屏蔽线接地的方式对该线路的零序电流互感器是否能正确反映线路的零序电流造成了较大的影响。一个基本原则就是屏蔽线的感应电流是不应反映在线路的零序电流中。

图3 出线电缆零序CT 屏蔽线错误接地图

在图3 的接线方式中，零序电流互感器中流过了屏蔽线的感应电流，因而不能正确反映线路的零序电流，最终导致选线判别装置的误判。

在图4 中，电缆屏蔽线的感应电流就不会再反应在零序CT 中，因此能为接地的选线装置提供准确的零序电流值。

图4 出线电缆零序CT 屏蔽线正确接地图

除此以外，在现场设计施工中，我们还发现在消弧线圈接地系统中有的工程没有设计选用接地选线装置，有的工程没有设计安装零序电流互感器，这些都将对线路接地的快速判别造成影响。

3 结语

通过对电力设施设备运行缺陷及故障的收集和分析，可以清晰地看到电力工程设计和施工对安全生产的影响，特别是设备的磁滞发热、开关柜的设计施工等方面已经表现得较为明显。通过积极的运行管理措施，密切和设计施工单位的交流沟通就能够进一步地保障电力设备设施的安全。

［1］覃文元.超高压电线低空跨越下桥梁安装的安全技术［J］.铁道工程学报，2012，(1) .

［2］孙新榜.强化电力设施保护工作确保设备安全稳定运行［J］.电力安全技术，2006，8(4) .