一起10kV穿墙套管严重发热的原因分析与检修处理

一起10kV穿墙套管严重发热的原因分析与检修处理

李逢兵杨晓冬宋志利李健夏茂钧杨江平

（国网眉山供电公司四川省眉山市620000）

摘要：10kV穿墙套管是变电站的重要电气设备，若出现严重发热等问题将影响电力系统的正常运行，给电力公司与用户造成损失。针对某变电站#I主变10kV侧穿墙套管的严重发热问题，本文在实际检修工作中结合现场实测、电网调度运行等大量真实数据和检修现场实际情况深入分析，制定实施减小连接电阻和打开闭合磁路等检修措施。检修结果表明，严重发热问题的原因已找到并通过检修得到有效地解决。

关键词：穿墙套管；红外测温；发热；铝排电阻；闭合磁路；涡流损耗

引言

主变10kV侧穿墙套管是变电站变压器与配电线路间的重要连接部位，供主变低压侧引出线穿过变压器与10kV配电室之间的墙壁、连接主变与10kV配电室、支持导电部分并使之对地绝缘的重要电气设备。

随着近年来电力负荷的快速增长，母线工作电流持续增加，一些变电站的10kV穿墙套管在负荷高峰期间出现了程度不同的发热现象，特别是建成投运较早的老变电站。这种现象严重时将影响母线的载流量和电气设备特别是10kV穿墙套管本体的正常工作，可能导致用电高峰过热停电等运行安全和供电可靠性问题，造成经济损失和影响供电企业优质服务等负面影响。

因此，有必要分析并解决10kV穿墙套管安装处严重发热的问题，创造更加可靠、安全的变电站设备运行环境。本文结合某变电站#I主变10kV侧穿墙套管安装处严重发热的检修处理，深入分析其严重发热的可能原因，制定有针对性、合理有效的检修处理措施并实施，通过大量图表形式展现的实际数据，说明检修措施的必要性和结果的真实性。

1穿墙套管及其安装处发热现象

穿墙套管用于变电站和变电所配电装置及高压电器，供导线穿过接地隔板、墙壁或电器设备外壳，支持导电部分使之对地或外壳绝缘。按其使用环境，可分为户内和户外穿墙套管；按穿过其中心的导体不同，可分为母线穿墙套管、铜导体穿墙套管和铝导体穿墙套管。铝导体穿墙套管由于可避免当铜导体与母线直接相连时产生电化腐蚀、接触面温升过高导致接头烧坏，又可避免采用铜铝过渡接头给现场施工带来的麻烦，因而得到较为广泛的使用。

本文涉及的某变电站#I主变10kV侧穿墙套管，采用CWWL-10kV耐污型户外铝导体穿墙瓷套管，其各项性能指标符合GB12944.1《高压穿墙瓷套管技术条件》等规定。该穿墙套管常用型号的技术参数如表1所示，其外形及实物如图1所示。

根据运行人员采用FLIRT610红外热像仪测温的结果显示，该变电站#I主变10kV侧穿墙套管安装处发热严重，如图2所示。结合该红外测温结果图分析可知，该变电站#I主变10kV侧穿墙套管处的最高温度已达到101℃。发热部位主要是穿墙套管安装法兰固定位置附近，其温度远高于其他部位温度；其次穿墙套管与矩形母线排连接处，其温度略高于矩形母线排的其他部位温度。

2现场检查与原因分析

针对这起穿墙套管安装处的严重发热问题，对该变电站#I主变停电进行检修。

2.1连接处温度略高的检查分析

在停电检修拆卸10kV穿墙套管时发现，#I主变10kV三相穿墙套管的铝排和主变侧矩形母线排连接处、10kV开关侧连接处都不太光洁平整、存在大量污物。通过回路电路测试仪的现场测试结果可知，A相穿墙套管铝排的两侧电阻为81.74μΩ，另外两相铝排两侧的电阻值均在80μΩ左右。

分析可知，三相穿墙套管铝排两侧的电阻值均过高，这很可能是穿墙套管与矩形母线排连接处温度略高于矩形母线排的其他部位温度的原因所在，拟对连接接触面采取打磨、涂电力复合脂等方式予以解决。

2.2穿墙套管安装处发热严重的检查分析

在#I主变10kV侧穿墙套管发热检修处理时发现，敲除穿墙套管安装法兰周边的墙面抹灰后，得到如图3所示的A相穿墙套管安装现场图。由图可知，该穿墙套管的安装法兰通过螺栓连接在的固定钢板上，固定钢板下端有断口（大约三四毫米宽）、中间可穿过穿墙套管、且其户内侧直接焊接在穿墙套管预留孔洞的土建支撑框架上。该土建支撑框架为“┓”型、绕穿墙套管预留孔洞一圈、没有断口的角钢埋件。#I主变10kV穿墙套管的另外两相与A相的情况基本一致。

图3#I主变10kV侧穿墙套管A相的处理前安装图

分析可知，#I主变10kV侧穿墙套管的固定钢板和角钢埋件，实际上在穿墙套管安装处构成一个闭合回路。当10kV负荷电流流经穿墙套管铝排时，将在这个闭合回路上激发一个随电流随机变化的时变磁场。导体处在该随时间变化的磁场中，会因导体内感应产生的电流，而导致能量损耗（涡流损耗）。这种情况在带电运行时就体现为图2所示的发热异常现象，即在红外测温结果图中严重发热部分基本上集中在穿墙套管四周。

查阅GB50149-2010《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》可知，其中对于穿墙套管的安装有以下要求：“600A及以上母线穿墙套管端部的金属夹板（紧固件除外）应采用非磁性材料，其与母线之间应有金属相连，接触应稳固”、“穿墙套管直接固定在钢板上时，套管周围不得形成闭合磁路”。同时，《国家电网公司输变电工程标准工艺(三)工艺标准库(2012年版)》对穿墙套管安装也做了与上述国家标准要求相同的规定。

再结合调度运行数据可知，#I主变低压侧电流（即流经10kV穿墙套管铝排的负荷电流）2016年8-11月的最大、最小值如表2所示，其中#I主变低压侧电流最小664.78A、最大1890.57A。因此，应严格执行上述标准规范。

最小712.26664.78696.43855.71

综上，有必要结合检修现场#I主变10kV侧穿墙套管安装的具体情况，采取针对性的检修措施进行处理，使穿墙套管周围不再形成闭合磁路。

3检修处理与效果校验

针对上述检查分析情况，拟对该变电站#I主变10kV侧穿墙套管采取减小穿墙套管铝排的电阻值和打开闭合磁路等措施，解决其#I主变10kV侧穿墙套管安装处的严重发热问题。

3.1连接接触面处理及结果

由于检查中发现#I主变10kV侧各相穿墙套管的铝排与主变低压侧、10kV配电室矩形母线排的连接处均存在不太光洁平整、存在大量污物等情况，在检修处理时对穿墙套管铝排、主变低压侧矩形母线排、10kV配电室矩形母线排的所有连接接触面进行打磨，并涂以适量的电力复合脂（导电膏）。

再次采用回路电阻测试仪，对10kV穿墙套管铝排两侧电阻进行测量。以#I主变10kV侧A相穿墙套管的铝排两侧电阻为例，处理前其电阻值为81.74μΩ，处理后其电阻值减小为23.58μΩ。即经过打磨等检修处理，#I主变10kV侧A相穿墙套管铝排两侧的电阻值减小了71.15%。

由焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量Q与电流I的二次方成正比，跟导体的电阻R成正比，跟通电的时间t成正比。焦耳定律的数学表达式如式(1)所示，热量单位为J。在负荷电流和持续时间大致相同的情况下，若电流通过的电阻减小71.15%，其发热也将减少71.15%左右。因此，通过连接接触面处理，A相铝排发热将得到大幅减少。

Q=I2Rt(1)

同样，#I主变的其他两相处理后也均在20μΩ左右，相比处理前的80μΩ左右，其减小程度约为75%，因此#I主变所有10kV侧穿墙套管的铝排及其接触面发热问题都将得到有效地解决。

3.2#I主变10kV穿墙套管发热处理

结合现场检查和厂家资料可知，#I主变10kV侧A相穿墙套管的安装法兰由非磁性材料制成，通过螺栓与固定钢板连接。固定钢板下端虽有一条大约三四毫米宽的断口，但其焊接在绕穿墙套管预留孔洞一圈的角钢埋件上，仍然构成了闭合磁路。本次检修处理在A相固定钢板与角钢埋件的下端同一位置，通过气割和切割等方式打开一个断口，处理后户外和户内现场图如图4所示。随后，将#I主变10kV侧穿墙套管回装、连接好户内与户外的连接排后，用中性防腐硅酮耐候密封胶（即硅橡胶）将清理干净的断口进行密封处理，如图5所示。

由表中数据可知，处理前测温时#I主变低压侧的有功略高于处理后测温时、无功略低于处理后测温时，但对于该变电站#I主变40MVA的容量来说，两次测温时主变负载率都不高；处理前通过#I主变10kV侧穿墙套管铝排的电流只比处理后高23.12%、而且环境温度还要低16.31%，但其穿墙套管安装处的最高温度却要比处理后高出198.81%。即通过检修处理，使穿墙套管安装处的最高温度降低至其处理前的33.47%。因此，可说明通过检修处理使#I主变10kV侧穿墙套管安装处的温升发热得到大幅降低。

同时，结合其他正常运行的主变10kV侧穿墙套管安装处的红外测温，对比低压侧有功电流、环境温度等条件与本文差别不大情况下的红外测温结果可知，该变电站#I主变10kV穿墙套管安装处检修处理后的发热情况属于正常状态。由此可见，该变电站#I主变10kV穿墙套管安装处的严重发热问题通过检修处理得到了有效解决。

4结论

本文针对某变电站#I主变10kV侧穿墙套管安装处的严重发热问题，结合红外热像仪、回路电阻测试仪等得到的实测数据和调度运行数据，进行仔细的现场拆卸检查和专业的事故原因分析，通过制定的连接接触面打磨并涂电力复合脂、在固定钢板与角钢埋件同一位置做断口处理等检修措施，使得其穿墙套管安装处的最高温度降低了66.53%，有效解决了该起严重发热问题。

参考文献：

[1]刘兴旺.主变10(6)kV穿墙套管发热原因分析及改进[J].上海电力,1999,5:31-32.

[2]曹辉,陈长杰,万晓.变电站内开关室穿墙套管板发热原因分析及处理[J].机电信息,2012,339(21):9-10.