220kv母线存在隐患危害分析及预防控制.docVIP

精品论文 参考文献 220kV母线存在隐患危害分析及预防控制 广东电网有限责任公司东莞供电局 广东 东莞 523000 摘 要:220KV母线运行不良对电网安全造成巨大隐患和影响,危及电力安全生产和系统运行。本文以220 kV支持式管型母线为研究对象,分析了其隐患的主要形式，并提出相应的排查及治理措施，旨在提高母线的安全稳定运行。 关键词:220kV支持式母线；电网；安装质量；排查治理；安装工艺 随着电网电压等级的提高，国内出现了一大批铝管母线高压配电装置。目前，支持式管型母线系统是变电站中的重要设备之一，在国内大部分220kV变电站内广泛应用。然而，支持式母线在国内出现过多起垮塌事故，使变电站部分或全部失压，造成巨大的经济损失以及恶劣的社会影响。因此，在其安装和运行管理中，防止和消除支持式管母线的危害及隐患，保障其质量，提高其运行安全性是不可忽视的问题。 1 母线存在隐患及危害分析 1.1 管形母线裂纹 220kV支持式母线采用铝合金管外径100mm，内径90mm。一段母线一般跨越变电站2个间隔，每个间隔13m，铝合金母线管采购时长度与间隔宽度相当，现场安装时对接焊接成型。220kV支持式母线的管形母线(以下简称管母)存在两种裂纹形式，一是铝合金母线管焊接裂纹，一般是焊接质量不良造成的；另外一种是母线原始裂纹，由铝合金母线材质不良引起，这种裂纹较少见。 铝合金材质具有导热快、熔点低、与氧亲和力强、热膨胀与冷收缩系数大等特点，其焊接难度较大，容易在焊缝区域出现焊接缺陷。母线安装前铝合金母线管焊件送检质量射线检测合格率只有66.67%，主要缺陷为未融合、未焊透、气孔等，因此，管母的对接焊缝部位是母线的重要隐患点之一。 除了焊接裂纹外，另外一种裂纹形式是管母铝合金本体的原始裂纹。支撑母线一般采用Al-Mg或Al-Mg-Si系列铝合金，铝管在母材冶炼和管材成型过程中由于控制不严，会导致杂质含量超标和夹杂存在。铝合金中氧的含量超标容易形成氧化物夹杂，文献介绍了Al-Mg-Si系铝合金6063中Al2O3夹杂物超过非金属夹杂和金属夹杂总量的95%，严重地割裂了铝合金基体的连续性，使材料本身的延伸率降低66%。铝合金本体中的夹杂在应力作用下会成为裂纹源，并进一步萌生扩展，最终导致母材产生裂纹。 无论是焊缝裂纹还是母线材料原始裂纹，均会对管母的力学性能和电气性能造成影响。从力学方面来看，管母依靠绝缘子上托架进行支撑，裂纹的存在会降低承载能力，导致管母断裂并从托架上跌落下来。从电气性能角度考虑，裂纹的存在会使得管母表面不再光滑连续，其电场会存在畸变，严重时候会放电。同时，管母是变电站重要的电流导体，不能存在截面突然减少的情况，而裂纹的存在会使得导体截面积减少而发热放电。更为严重的是，管母发生断裂时母线差动保护会动作，有可能造成主变压器跳闸和全站失压的重大电网事故。2015年在某220kV变电站一次金属专业巡视中，发现Ⅱ母线C相8个间隔管母及旁路母线C相604间隔管母存在原始裂纹，运行维护部门尽快停电更换了该母线。 1.2 安装方式错误 管母通过抱箍金具安装在支柱绝缘子顶部的托架上，一段管母跨2个间隔，由4个金具固定，各段母线之间通过柔性的伸缩节连接。由于每段母线长度较大，环境温度变化时会存在较大的热应力。GB50149—2010《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》要求:母线金具的固定死点，每段应设置1个，并宜位于全长或两母线伸缩节中点，其余为“松”固定形式，以保证母线可在固定金具内纵向自由滑动。由于安装时技术人员交代不清，或是安装人员自身原因，会有母线金具安装未按照标准要求进行，而是将所有金具固定死，以致管母纵向滑动受阻。 金具安装错误后管母在温度变化时纵向滑动就会不自由。一段铝合金管母长达26m，20℃温度变化时，管母膨胀量将达到12mm，相应的热膨胀应力将会施加到支柱绝缘子的底端法兰根部。Al-Mg-Si铝合金的弹性模量E为20GPA，假设管母变形全部为弹性变形，由此可以估算热膨胀产生的应力值为13.7kN，考虑到管母在温度升高条件下绕度变化小，热膨胀力可以近似地全部加载在支柱绝缘子上。由于管母两端的支柱绝缘子只受到管母一侧的热膨胀力，造成端部支柱绝缘子受力不平衡，热膨胀附加力矩全部加在支柱绝缘子底部，比绝缘子的额定抗弯强度还要大，最终导致绝缘子断裂，母线垮塌。 2014年某220kV变电站I母线C相发生单相接地故障，I母线C相东侧备用间隔母线跌落至构架上，最外侧支柱绝缘子落地，断裂成两节。检查发现故障间隔母线与支柱绝缘子连接抱箍固定方式错误，所有抱箍均是固定死，