组合电器罐体发热原因分析

段连雨

摘要： 在互联网发展的基础上，电力控制业务的覆盖范围也加广泛。组合电器设备具有占地面积小、功能组合灵活、免维护等优点，近年来在我国电网及电源项目中大量使用，在运数量较10年前成倍增加。

关键词： 组合电器;罐体发热;原因

【中图分类号】TM56 【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）16-0183-01

引言

在我国经济实力逐渐壮大，科学技术不断创新的今天，组合电器（GIS）广泛应用于电力系统各电压等级中，以其优异的可靠性、安全性、免维护性而备受青睐，但在生产和安装过程中不可避免存在缺陷，一旦GIS发生事故就将对系统造成很大影响，因此及时发现GIS设备潜伏性缺陷并尽快处理是避免事故发生的重要手段。

1组合电器罐体发热原因

1.1螺母发热原因分析。

某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。

1.2罐体法兰连接处发热。

通常情况下，GIS外壳接地多设置成一点接地或多点接地形式。其中，一点接地是以GIS外壳每个分段一端绝缘、一端一点接地方式设置，这种接地多以串联壳体之间法兰连接处绝缘和对地的壳体支座处进行绝缘设置的结构形式为主，这种结构形式在实际运行过程中，即使电器设备中母线电流较大，也不会造成设备外壳热量上升明显，因此设备运行中所产生的能耗也就相对较小。这是由于这种接地结构中基础部分没有电流流入，因此土建钢筋温度上升变化不明显。但是，需要注意的是，这种接地结构在故障状态下，不接地端的外壳感应电压较大，再加上外界磁场作用比较强烈，在一次导体电流较大的情况下，外壳发热较为明显，导致其稳定性与可靠性相对较差。而多点接地形式则是通过在GIS分段内以导体进行外壳与大地连接形式，通过两点及以上的多点接地结构，实现设备接地保护。这种接地形式以串联法兰盘之间、设备支座处不设置绝缘，而是采用固定螺栓进行导通形式，将接地线安装于壳体上，实现接地结构设置。这种接地设置在实际运行中，由于外部环境磁通较小，再加上感应过电压较低、接地点较多，因此其运行可靠性与稳定性等安全性能较为突出，且施工连接比较方便，设备运行中由于感应电流与外壳连通设置方式，使得外壳升温变化较小，运行能耗低，特征优势较为明显。

1.3过热缺陷分析。

GIS罐体过渡部位整体发热由200W加热器引起。该加热器功率大并紧贴于GIS壳体上部，对GIS均匀加热，会导致GIS壳体呈现整体发热现象。另外，GIS钢壳散热较慢，导致加热器关闭2h后，GIS壳体仍呈现上部过热现象，随着温度的缓慢降低，24h后过热现象才彻底消失。导致200W加热器启动的原因有：弹簧操作机构箱内温度低于5℃或湿度大于85%，温湿度控制器正常启动加热器;温控器出现问题，非正常启动加热器。通过进一步查找故障原因，确定此次GIS罐体过热由温湿度控制器控制回路问题引起。换上新的温湿度控制器后，GIS带电运行正常。

2处理措施

2.1螺母发热处理。

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。

2.2罐体法兰连接处发热处理情况。

以某工程为例：具体处理过程为：（1）220 kV电村I线线路GIS电流互感器罐体A相法兰连接处、母线GIS电流互感器罐体C相法兰连接处发热螺栓进行拆除，并对本体漆进行清除以便连接板与本体可靠接触。（2）在螺栓之间加装过渡连片，并打好螺栓力矩。（3）温度复测变电检修一班工作班成员检查清除发热部位油渍，过渡连接片连接可靠，工作完毕办理工作终结。变电检修一班、电气试验班对发热部位（包括清洗处理过的螺栓、过渡片）进行多次跟踪测温，运行温度正常。220 kV电村I线线路侧GIS电流互感器法兰A相连接处为44℃。220 kV电村I线母线侧GIS电流互感器法兰C相连接处为47.3℃。

2.3运行维护。

①户内组合电器应配置氧量仪和SF 6浓度报警装置。②加大先进检测技术应用，如带电检测和在线监测技术手段。③存在异常设备应追溯其型式、批次等家族设备运行状况，避免固有缺陷设备反复发生故障。

结语

综上所述，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，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。

参考文献

[1]刘泽洪.气体绝缘金属封闭开关设备质量管理与控制[M].北京：中國电力出版社，2011.

[2]国家电网公司运维检修部.电网设备带电检测技术[M].北京：中国电力出版社，2014.