兴仁换流站发热设备缺陷统计浅析

林康泉，蒋益，蔡宏涅，赵加，潘杰

（南方电网超高压输电公司天生桥局，贵州 兴义， 562400）

摘要：为了控制直流设备运行风险，确保换流站设备安全稳定运行，对兴仁换流站近五年设备发热分布情况进行数量、归纳分析。现阶段,由于自动化技术和无人变电站在电力行业中应用的越来越广泛,因此,在变电站的安全运行方面提出了越来越高的要求。其中,设备发热属于对变电站安全运行造成影响的主要因素。根据发热缺陷设备统计，分析兴仁换流站发热设备分布情况，总结规律，针对发现问题提出相关建议，为换流站的设计、运行维护和应急处置提供参考

关键词：换流站；设备发热；缺陷分析

0 前言

目前，在电力系统中，变电站电气设备发热是较为常见的故障,在变电站运行时，需要及时发现电气设备发热的情况，并根据发热的原因进行清除及修复，从而使变电站处于正常的运行状态。正常运行的电力设备，由于电流、电压的作用产生发热，主要是电流效应引起的发热和电压效应引起的发热。当电力设备存在缺陷或故障时，缺陷或故障部位的温度就会产生异常变化。从而引起设备的局部发热，假设未能及时发现并及时制止这些隐患的发展，最终会促成设备的故障或者事故的发生，严重的会扩大电网事故。发热时变电站比较常见的故障，他极易造成变电站系统出现不稳定和不安全的情况，因此变电站的设备运维过程中，运维人员必须要做到及时发现发热现象并处理，从而避免缺陷故障进一步的发展。对换流站设备发热缺陷进行总结分析，可以给换流站设备运维和定检提供参考。

1 兴仁换流站近五年缺陷统计情况

1.1兴仁站近5年设备发热缺陷分布情况

统计近五年缺陷显示，兴仁站上报缺陷中原因为设备发热的共有42项，以下为详细数据分析。

图1　兴仁换流站2015-2020年设备发热统计

图2　兴仁换流站近五年设备发热缺陷类型分布图

根据图1和图2的统计分布情况，可分析出兴仁换流站近五年设备发热缺陷统计分析，可得出：

（1）阀厅设备发热占比最大，缺陷共20项，占缺陷总数的47%。其中阀塔连接母线为9项，占缺陷总数21%，阳极电抗器进线发热数为6项，占14%、阳极电抗器本体发热为4项个，占10%，阀塔水电阻1项，占2%。紧急缺陷阳极电抗器和水电阻接头为2项和1项，占紧急缺陷总数的60%，重大缺陷阳极电抗器为1项，占总数的34%。

（2）交流滤波器C1电容器接头发热为9项，占缺陷总数的21%，紧急缺陷1项、重大缺陷1项，一般缺陷7项。

（3）刀闸设备发热7项，占总数的17%，发热点多为两出线刀闸之间的交流线路出线连接板处，均属一般缺陷。

（4）换流变汇控箱进线电源接头、开关接头和中性线穿墙套管发热缺陷各为2项，其中中性线穿墙套管2项缺陷均为重大和紧急缺陷，其他设备缺陷均一般缺陷。

2 兴仁换流站近五年发热缺陷情况分析

2.1缺陷分布情况

从设备发热频率和设备发热点来看，近5年来出现发热频率最高的设备为阀厅设备（约占47%）、其次为交流滤波器设备（约占21%），其余发热设备主要为刀闸、套管接头和低压供电设备发热。阀厅设备发热位置主要集中阳极电抗器、阳极电抗器进线和阀塔母排连接线。交流滤波器中，发热位置主要集中在C1电容器接线柱。其他设备大部分为接头导流部位发热。

2.2缺陷原因分析

1. 阳极电抗器本体发热原因为阳极电抗器冷却水管水垢堵塞导致内冷水进出电抗器的内部流量变小，影响了电抗器的冷却效果；

（2）电抗器母排发热原因：电抗器接头处为铜铝连接，接触面积80*80-4*3.14*6.752=5827.7mm2。

按照额定负荷时直流电流进行计算，则电抗器的等效直流电流为Ib=Id≈1732A，故该处的实际载流密度 J 实际=0.2972A/mm2，可知此处实际载流密度相对较大。通过对接线板载流能力的核算高于《DL T 5222-2005导体和电器选择设计技术规定》要求的参数，设计存在缺陷。根据缺陷位置和处置情况分析，电抗器母排发热原因主要有：1）接触面载流能力设计不足，导致接触面载流密度过大，设备老化，水冷效果下降，造成接线板发热；2）长时间运行后，铜和铝直接连接，因铜铝连接通过固定螺栓，因为材质不一样，膨胀系数不一样，在功率上升或大负荷运行的时候，因膨胀系数不一样导致接触面就有可能出现间隙，这也就是导致发热位置，随着负荷变化有可能这个发热点时而正常时而发热的现象。 （3）阀塔母排连接线：换流阀交流进线与阀塔连接处为铜铝连接，为两股连接，接触面积为100*100-4*3.14*6.752=9427.74mm；按照额定负荷时换流阀交流电流进行计算IAC=0.816x3000≈2448A，并参照《DL5222 导体和电器选取电流 200~2000A 档计算，铜-铜接触面载流密度设计值为：J 实际（铜-铝）=0.1298 A/mm2，JCu（铜-铜）=0.31-1.05*(1224-200)*0.0001≈0.2025 A/mm2 ，

JAl（铝-铝）=0.78x0.0.2025≈0.1579 A/mm2 ，J 实际（铜-铝）应小于 JCu（铜-铜）和 JAl（铝-铝）之间的值，此处设计值满足要求。根据载流密度计算，交流进线阀侧T接满足通流能力，造成发热的可能原因主要为：1）导电脂涂抹不均匀或过厚，在大电流加热下，接触面局部出现放电，导电脂硬化，导致接触电阻增大；2）长时间运行后，接触面镀锡层部分氧化，导电能力分布不均，导致接线板出现过热点；3）母排加工质量、现场处理工艺，母排质量不佳，长期运行老化，通流性能下降；

4. 交流滤波器中，发热位置主要集中在C1电容器接线柱上，且检查后发热原因多为锈蚀，螺栓松动等，因C1电容器是交流滤波器重要的组成部分，承受了大部分母线电压，在运行过程中因系统运行工况经常改变或外界环境因素变化较大导致其发热较为频繁，另一原因预试拆接线恢复效果不良是一次设备接线发热。

5. 其他其余发热设备主要为刀闸、套管接头和低压供电设备发热原因只要为设备长时间运行，因震动或者设备氧化导致的接头发热。

3结论及运维建议

通过近年出现的缺陷情况可得出，除阀厅与滤波器设备发热较为频繁，其余设备出现发热的随机性较大，要想避免发热导致设备损坏或故障，就需由运行人员严格按照制定的运维策略开展相关巡视，及时发现并处理，同时对巡视所得数据，应当做相应纵向对比，观察设备是否异常。以下为几点建议：

（1）阀塔设备发热原因较为复杂，设备老化、运行工况改变设备工艺设计等因素均可能造成影响。1）针对阀塔母排接头，左右塔连接母排接头增加U型线夹，增加通流面积及裕度；2）对阀塔电抗器母排接头全部拆除清洗，打磨并更换全部固定螺栓及垫片。从设计或者远期维护建议：1）对阀塔全部通流回路导电接头考虑冲洗镀银或镀锡；2）更换阀塔电抗器母排、交流进线母排及左右塔连接母排。

（2）滤波器出现发热情况、发热原因较为单一，大部分为C1电容器接线柱发热，外部环境影响导致接触面、接头氧化，脏污等情况出现，预试拆接线恢复效果不良是一次设备接线发热，这两种情况比较常见。所以一次接线恢复时应注意以下关键点：1）接触面的打磨应采用砂纸进行打磨，将接触面磨出光泽来，但对于镀银的接触面一般不进行打磨，如有必要打磨时，用力要小，不应损伤镀银层。2）对于接触面损伤严重、镀银层剥蚀严重的接触面应进行更换，或进行镀锡处理。3）接触面涂抹导电膏只涂非常薄的一层即可，涂抹要均匀，并尽量采用质量好的导电膏。4）螺栓应使用力矩扳手对角对称紧固，并按照螺栓规定的力矩紧固到位。

（3）在针对新设备安装、一次设备零部件更换等大型检修工作结束时时加大验收力度，检查各个方面。避免出现因安装工艺不达标的原因，如接头接触面处理不当，有毛刺、接触面不平整，导电体弯曲或扭转角度不对等导致设备投入运行时产生发热现象。

参考文献：

[1] 赵畹君. 高压直流输电工程技术[ M ] . 北京: 中国电力出版社,2004.

[2] 谭景初.电力变电站运行设备发热问题的探讨[ J] . 中国新技术新产品, 2015.

[3] 陆晓晗.关于电力变电站运行设备发热问题探讨[J]. 科技咨询, 2015.

作者简介：

林康泉（1987-），男，广东湛江人，工程师，大学本科，从事高压直流输电维护工作，（Tel）18508598381，（e-mail）384852954@qq.com；

蒋益（1991-），男，贵州普安人，助理工程师，大学本科，从事高压直流输电维护工作。

蔡宏涅（1993-），男，贵州遵义人，助理工程师，大学本科，从事高压直流输电维护工作。

赵加（1995-），男，贵州盘州人，助理工程师，大学本科，从事高压直流输电维护工作。

潘杰（1993-），男，湖北孝感人，助理工程师，大学本科，从事高压直流输电维护工作。