電力工程設(shè)計施工中的安全問題探討

陳凌昌

( 湖北省電力建設(shè)第二工程公司，湖北 武漢 430030)

0 引言

電力工程的設(shè)計施工是電力設(shè)備和設(shè)施在建成投運后安全運行的重要保證。但是隨著電力設(shè)備運行環(huán)境的復(fù)雜化、電力負荷的日益高漲，以及經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)電力供需矛盾的持續(xù)緊張導(dǎo)致的電力工程建設(shè)量的陡增，都給電力工程的設(shè)計施工帶來了巨大的壓力。一些設(shè)備給電力安全生產(chǎn)造成的影響和隱患通過設(shè)備的長期帶電運行正逐步顯示出來［1，2］。本文將針對運行實踐工作中碰到的部分問題進行一些初步的分析。

1 設(shè)備的隱性發(fā)熱問題

1.1 穿墻套管導(dǎo)磁性封板的發(fā)熱問題

某110 kV 變電站的#1 主變，容量為40 MVA，2010年8月份10 kV 側(cè)負荷電流上升為1700 A(額定電流約為2200 A)，值班員在紅外測溫發(fā)現(xiàn)主變10 kV 側(cè)穿墻套管封板B、C 相之間溫度較高，最高溫度到達96℃。

當(dāng)天繼續(xù)為該站#2 主變進行巡視測溫，也發(fā)現(xiàn)#2 主變10 kV 側(cè)穿墻套管封板B、C 相之間有發(fā)熱現(xiàn)象，最高溫度到達94℃。#2 主變?nèi)萘繛?0 MVA，10 kV 側(cè)的負荷為1645 A(額定電流為2750 A)。

觀察穿墻套管封板的結(jié)構(gòu)容易發(fā)現(xiàn)，在封板上除去為三相套管穿過開有孔以外，其余部分為一張整體鋼板。這樣套管內(nèi)交流電流的通過將在封板上形成閉合磁路而導(dǎo)致磁滯損耗發(fā)熱。例如有的文獻上就要求:額定電流在1500 A 及以上的穿墻套管直接固定在鋼板上時，套管周圍不應(yīng)形成閉合磁路。因此在該變電站中電流超過一定值后，閉合磁路導(dǎo)致的發(fā)熱就比較明顯了。當(dāng)前在該類穿墻套管封板的橫向軸線上已經(jīng)設(shè)計留出了一條縫隙，填充了非磁性材料，使得該類發(fā)熱得到了較好的解決。

1.2 電纜支架發(fā)熱問題

在一些變電站中，進線電纜有時設(shè)計選用單芯電纜，電纜從室外鐵塔進入變電站后往往要在電纜層的電纜支架上進行敷設(shè)后再連接至相應(yīng)的開關(guān)。在夏季負高負荷期間，值班員巡視測溫發(fā)現(xiàn)了電纜支架的發(fā)熱現(xiàn)象。

在單芯電纜沿線的支架上均有發(fā)熱現(xiàn)象發(fā)生，且電纜支架上發(fā)熱的最高溫度達到了129℃，電纜外絕緣油有顯的熱感和軟化現(xiàn)象。觀察電纜的施工敷設(shè)方案，是直接并排在電纜支架上，因此交流電纜敷設(shè)沿線的導(dǎo)磁電纜支架上就產(chǎn)生了磁滯損耗發(fā)熱現(xiàn)象。

處理方法是對電纜支架加裝非導(dǎo)磁材料的空心金屬護套，或者對電纜排布進行重新排列，使得單芯電纜的三相成“品”字形排布。處理后，電纜支架的發(fā)熱即恢復(fù)正常。并且另外三座同樣電纜敷設(shè)的變電站中電纜支架也先后出現(xiàn)了發(fā)熱現(xiàn)象，按照上述方法處理后均得到了恢復(fù)。

1.3 變壓器漏磁發(fā)熱問題

在變電站變電設(shè)備的一些通常認(rèn)為不會發(fā)熱的部位，有時因為設(shè)備的設(shè)計問題也導(dǎo)致了發(fā)熱。例如在某220 kV 變電站中，值班員在巡視中偶然發(fā)現(xiàn)鐘罩式結(jié)構(gòu)變壓器的大蓋與底座連接排處發(fā)熱(如圖1，左邊為紅外熱圖，右邊為可見光圖)。該變壓器容量為120 MVA，當(dāng)時變壓器高壓側(cè)的電流為250 A，測溫區(qū)域中的最高溫度為222.2℃。

圖1 變壓器法蘭連接排處發(fā)熱紅外檢測圖

接下來對變壓器相關(guān)部位的電流情況進行了現(xiàn)場測量。測量時主變?nèi)齻?cè)的電流為:高壓測240A，中壓側(cè)370 A，低壓側(cè)1160 A;結(jié)果可知，發(fā)熱確因流過較大電流所致，發(fā)熱的原因也不難分析出來是因為變壓器的漏磁通穿過連接排后，在閉合連接排上產(chǎn)生了感應(yīng)電流導(dǎo)致發(fā)熱，反映了變壓器廠家對變壓器磁屏蔽的設(shè)計處理不夠完善。現(xiàn)場輔助處理措施是對連接排進行更換，控制負荷，增加相應(yīng)并聯(lián)連接排的數(shù)量從而減小單個連接排上的電流。但最根本的處理方案還在于廠家對磁屏蔽方案的合理設(shè)計。

2 開關(guān)柜的設(shè)計施工問題

2.1 備自投完善前的供電可靠性問題

當(dāng)前許多110 kV 變電站遠景的典型接線方式為三臺主變四分段母線的接線方式(如圖2)。在變電站的工程建設(shè)中一般會根據(jù)當(dāng)?shù)刎摵傻陌l(fā)展情況分期進行施工投運。當(dāng)工程按規(guī)劃設(shè)計完成#1、#2 主變和10 kV 的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段母線的接線方式的投運時(即不包含圖4 中虛框內(nèi)的設(shè)備)，為了保證供電的可靠性，設(shè)計施工上一般會要求在Ⅱ、Ⅲ段母線之間進行臨時性的母線硬連接(如圖中Ⅱ、Ⅲ段母線中的虛線)。目的在于當(dāng)#2 主變因故失電時，“100”母聯(lián)開關(guān)的備自投裝置能動作合閘，從而由#1 主變來供Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ母線上的負荷。但是現(xiàn)場由于某些設(shè)備設(shè)計自身的原因無法實現(xiàn)Ⅱ、Ⅲ段母線的臨時硬連接，這種方式下勢必在#2 主變因故失電后只有“100”開關(guān)合閘恢復(fù)Ⅱ段母線供電而導(dǎo)致Ⅲ段母線失電，為Ⅲ段母線上的用戶快速恢復(fù)供電造成影響。

圖2 110kV 變電站三主變四分段母線接線圖

2.2 消諧器的設(shè)計安裝問題

在國網(wǎng)公司“十八項反措”中，對防止諧振過電壓進行了明確規(guī)定，特別是在中性點非直接接地系統(tǒng)中，電壓互感器的一次側(cè)或二次開口三角處應(yīng)安裝消諧裝置［2］。現(xiàn)場近幾年來看，10～35kV 開關(guān)柜中的母線壓變一般在壓變一次側(cè)的中性點會設(shè)計安裝消諧器，實際運行也取得了較好的防護效果。但是在某些特殊的開關(guān)柜設(shè)備中，例如某些充氣柜廠家的結(jié)構(gòu)設(shè)計中并無消諧器，特別是在壓變的一次側(cè)無法實現(xiàn)，將給這類開關(guān)柜設(shè)備的運行帶來安全隱患。

此外，當(dāng)前在中性點不接地系統(tǒng)中，關(guān)于消諧器和消弧線圈的使用上還有一定的誤區(qū)，認(rèn)為安裝投運了消弧線圈后就可以不安裝消諧器，應(yīng)該說兩者在系統(tǒng)中所起到的作用是不同的，在現(xiàn)場設(shè)計安裝中不可以相互替代。

2.3 開關(guān)柜電纜出線零序CT 的問題

在中性點不接地系統(tǒng)中，線路的單相接地是允許運行一段時間的，由于線路單相接地沒有保護動作跳閘，這就為判斷接地線路帶來來一定的困難。

傳統(tǒng)的判斷排除方法是運行值班員在調(diào)度員的命令下進行的現(xiàn)場拉路試驗，需要較長的時間和較大的人員工作量。自從自動跟蹤調(diào)諧的消弧線圈安裝使用后，裝置自帶的接地判別裝置也得到了大量使用。判斷的基礎(chǔ)仍然是對線路單相接地時不同線路零序電流值進行分析判斷，因此在當(dāng)前不少開關(guān)柜的電纜出線上都安裝了零序電流互感器。但是電纜屏蔽線接地的方式對該線路的零序電流互感器是否能正確反映線路的零序電流造成了較大的影響。一個基本原則就是屏蔽線的感應(yīng)電流是不應(yīng)反映在線路的零序電流中。

圖3 出線電纜零序CT 屏蔽線錯誤接地圖

在圖3 的接線方式中，零序電流互感器中流過了屏蔽線的感應(yīng)電流，因而不能正確反映線路的零序電流，最終導(dǎo)致選線判別裝置的誤判。

在圖4 中，電纜屏蔽線的感應(yīng)電流就不會再反應(yīng)在零序CT 中，因此能為接地的選線裝置提供準(zhǔn)確的零序電流值。

圖4 出線電纜零序CT 屏蔽線正確接地圖

除此以外，在現(xiàn)場設(shè)計施工中，我們還發(fā)現(xiàn)在消弧線圈接地系統(tǒng)中有的工程沒有設(shè)計選用接地選線裝置，有的工程沒有設(shè)計安裝零序電流互感器，這些都將對線路接地的快速判別造成影響。

3 結(jié)語

通過對電力設(shè)施設(shè)備運行缺陷及故障的收集和分析，可以清晰地看到電力工程設(shè)計和施工對安全生產(chǎn)的影響，特別是設(shè)備的磁滯發(fā)熱、開關(guān)柜的設(shè)計施工等方面已經(jīng)表現(xiàn)得較為明顯。通過積極的運行管理措施，密切和設(shè)計施工單位的交流溝通就能夠進一步地保障電力設(shè)備設(shè)施的安全。

［1］覃文元.超高壓電線低空跨越下橋梁安裝的安全技術(shù)［J］.鐵道工程學(xué)報，2012，(1) .

［2］孫新榜.強化電力設(shè)施保護工作確保設(shè)備安全穩(wěn)定運行［J］.電力安全技術(shù)，2006，8(4) .