浅谈输电线路内部故障分析及解决方案的研究

  摘要:本文就如何提高工作人员找到线路故障点,如何有效地进行输电线路故障查找工作,并提出了绝对温差判别法,并对高压输电线路缺陷情况进行了探讨。

  关键词:输电线路、故障分析、红外检测、解决方案

  引言

  电力企业把输电线路视作整个系统动脉,其运行状态直接决定电力系统的安全和效益,在华南、华中等地都曾经发生过高压架空线路掉线事故。为此,根据现场使用情况结合试验,提出了绝对温差判别法,并对高压输电线路缺陷情况进行了探讨。

  一、内部故障分析

  输电线路常见事故多由设备过热引起,电气设备热故障分外部热故障和内部热故障。电气设备内部热故障的特点是故障点密封在绝缘材料或金属外壳中,如电缆,内部热故障一般都发热时间长而且较稳定,与故障点周围导体或绝缘材料发生热量传递,使局部温度升高,因此可以通过检测其周围材料的温升来诊断高压电气设备(如电缆)的内部故障。

  由于发生热故障的线路多为6kv以上,因此我们着重讨论高压输电线路的发热故障。对于高压架空输电导线的发热,《交流高压电器在长期工作时的发热》(gb763-90)和《高压直流架空送电线路技术导则》(dl436-91)要求钢芯铝绞线的最高工作允许温度为70℃,我国目前还没有高压交、直流线路金具发热的国家标准,根据《电力金具通用技术条件》(gb2314-85),电力金具的电气接触性能应符合下列要求:

  ①导线接续处两端点之间的电阻,应不大于同样长度导线的电阻;

  ②导线接续处的温升应不大于被接续导线的温升;

  ③承受电气负荷的所有金具,其载流量应不小于被安装导线的载流量。

  二、红外检测办法

  《带电设备红外诊断技术应用导则》对电流致热型设备的热故障判别提出用相对温升判断法,该方法通过分析相对温差与接触电阻的变化关系,依托电力行业标准《电力设备预防性试验规程》(dl/t596)中对接触电阻的规定,确定了分析电流致热型设备热缺陷的相对温升判据。

  根据上述规则,可以认定在正常负荷运行情况下,接续管、耐张线夹、调整板、二线联板等处的温度应与直流输电线路的导线相同或比它小,因此,可以取被检测对象附近正常运行导线的温度作为参考温度,即对于有热缺陷的地方,可以在离发热点1m远的地方取导线或线路金具的温度作参考温度。

  此时可采用绝对温差法来判断:取被测对象附近1m远的地方正常运行的导线或线路金具的最高温度为参考温度ta,被测量对象的温度为t,δt=t-ta,根据δt来判断热缺陷情况,这种方法可以消除太阳辐射造成的附加温升的影响。同时,由于同向性,检测距离、环境温度、湿度、风速等参数的不准确性带来的误差也减小了。

  结合近几年的检测经验,按温升的大小,可分为轻微、一般和严重三种。δt在10℃以内理解为轻微故障;δt在10℃~20℃规定为一般故障;δt在20℃以上理解为严重故障。

  电力系统现在普遍采用的是使用红外测温仪和红外热像仪进行检测。市场常见红外测温仪器有美国的3i系列和has-201系列以及日本的ir-0204t。该仪器特有的红外温度扫描技术,快速简单查找隐患故障点,已被世界各地越来越多的电气工程师采用。

  三、高压线路易发生缺陷部分及原因分

  根据大量红外检测结果来看,高压线路中线路金具的热缺陷较多,集中在耐张线夹、四分裂变三分裂连接导流板、跳线线夹、接续管等机械连接部分。统计近几年来检测到的外部热故障的几千个数据,可以看到线夹和刀闸触头的热故障占整个外部热故障的77,它们的平均温升约在30℃左右,其它外部接头的平均温升在20-25℃之间。

  3.1造成过热的原因

  (1)氧化腐蚀。由于外部热缺陷的导体接头部位长期裸露在大气中运行,长年受到日晒、雨淋、风尘结露及化学活性气体的侵蚀,造成金属导体接触表面严重锈蚀或氧化,氧化层都会使金属接触面的电阻率增加几十倍甚至上百倍;

  (2)导线接头松动。导体连接部位在长期遭受机械震动、抖动或在风力作用下摆动,使导体压接螺丝松动;

  (3)安装质量差。a)如接头紧固件未紧到位;b)安装时紧固螺丝上下未放平垫圈或弹簧垫圈,受气温热胀冷缩的影响而松动;c)线夹与导线接续前未清刷,没有涂电力复合脂,或复合脂封闭不好,使潮气侵入造成氧化使接触电阻变大而发热;d)铝导线与铜接点连接未加铜铝过渡接头;e)线夹结构不好,导线在线夹端口受伤断股;f)线夹大小与导线不配套,输电线连接点前后截面及导流能力不匹配;g)线夹结构造成的磁滞涡流损耗发热。

  3.2解决对策

  (1)金具质量。变电所母线及设备线夹金具,根据需要选用优质产品,载流量及动热稳定性能,应符合设计要求。特别是设备线夹,应积极采用先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品,坚决杜绝伪劣产品入网运行。

  (2)防氧化。设备接头的接触表面要进行防氧化处理,应优先采用电力复合脂(即导电膏)以代替传统常规的凡士林。

  (3)接触面处理。接头接触面可采用锉刀把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉,使接触面平整光洁,但应注意母线加工后的截面减少值:铜质不超过原截面的3,铝质不超过5。

  (4)紧固压力控制。部分检修人员在接头的连接上存有误区,认为连接螺栓拧的愈紧愈好,其实不然。因此进行螺栓紧固时,螺栓不能拧得过紧,以弹簧垫圈压平即可,有条件时,应用力矩板手进行紧固,以防压力过大。

  (5)工艺程序。制定连接点安装的技术规范程序。采用爆压的线路金具故障率比采用液压的高很多,如广东高压线路接续金具采用液压后,故障率明显下降。

  (6)检测措施。对于运行设备,运行值班人员要定期巡视连接头发热情况。有些连接点过热可通过观察来确定,比如运行中过热的连接点会失去金属光泽,导体上连接点附近涂的色漆颜色加深等。

  四、结束语

  总之,输电线路随着红外检测技术的普及提高,出现了更先进测试仪器,输电线路故障的查找将会更加快速简单,从而保障电力系统安全有效地运行。