史永文
国网山西省电力公司检修分公司 山西省太原市 030000
摘要：变电设备发热是电网运维检修中较常见的缺陷，通常为安装或检修过程中接触面处理不细致，未严格执行接触面处理工艺，导致运行后接触电阻超过规范要求而发热[1]。本文介绍一起管型母线伸缩节安装位置不当导致运行中发热的案例，并通过计算确定了合适的消缺方法，为发热问题的处理提供了一种新的思路。
关键词：500kv；变电站；母线发热
1 缺陷概况
2018年7月21日，某500kV变电站进行例行红外测温的过程中，发现220kV副母I段母线B相伸缩节存在严重发热情况，温度高达135℃。
标准规定金属部件间的连接，如接头和线夹的热点温度大于130℃或δ不小于95%就为危急缺陷[2]，因此立即安排运维单位持续跟踪，结果发现发热程度存在波动，但温度始终维持在70℃以上。
该变电站内220kV母线为双母双分段布置，每段母线含三段 (三相共9根) 管型母线，两两之间通过伸缩节连接，如图1所示。该管型母线为铝镁合金母线，型号为LDRE-ф170/150，伸缩节型号为MGS-170 (250) ，投运日期为2004年7月8日。
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2 发热原因分析
MGS管型母线伸缩节带阻尼型封盖，结构如图2所示。该型号伸缩节由底座、管母抱箍及跨线组成。两端抱箍分别固定两段管型母线，再通过上部的跨线实现电气连接;抱箍下部则通过滑动轴固定在底座上，以便在外界温度变化时缓冲金属热胀冷缩发生的水平形变，避免硬连接带来的设备形变或开裂事故[3]。
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对于电流致热型元件，由Q=I2?Rt可知，在恒定的时间范围内，通过相同电流时的电阻越大，产生的热量则越多。在该案例中，可能导致金具间接触电阻增大的原因有:安装或检修时对接触面处理不精细，导电膏涂抹太厚或不均匀;导电膏质量不合格，长时间运行后呈现粉化或结块;安装方式不当，导致管母或金具发生形变;接触面存在杂质导致接触面急剧减小;金具存在质量问题，长时间运行后出现开裂、形变导致接触面积不够[4,5]。现场停役220kV副母I段对发热部位进行检查，发现发热点回路电阻高达156.5μΩ，远大于20μΩ的控制值[6]。由此可知，回路直流电阻超标为母线伸缩节发热的直接原因。
对发热伸缩节进行拆解，发现管母端部已超过了抱箍的线性部分，而处于圆形封盖附近。图3中，左侧抱箍为正常设备，管母端部处于伸缩节的直线部分;而右侧发热设备的母线端部已处于伸缩节的封盖处，空间限制及抱箍直线部分与端部之间焊缝的存在，使母线管体与伸缩节之间由面接触变为线接触，接触面积大大减小是母线伸缩节发热的根本原因[7]。
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3 处理方法
由于伸缩节发热的根本原因为母线与伸缩节的相对位置不当，因此通过观察图3可知切割母线或调整抱箍位置可解决问题。
3.1 切割母线
使用切割机将延伸至伸缩节封盖部分的母线切除，使母线端部处于伸缩节中间合适位置，不仅可解决发热问题，还能将抱箍调整至底部滑轨的合适位置，有利于母线在大范围温度变化下的可靠运行。但考虑到当时的实际情况，这种方案存在以下问题:对于长距离重型管母，在两端为带阻尼封盖的固定伸缩节情况下，高空切割作业存在较大难度;作业点下部为带电间隔，高空切割作业产生的火花存在安全风险。
3.2 调整抱箍位置
抱箍下部通过滑动轴固定在底座后，再将抱箍向外侧移动少许，使管母端头处于抱箍直线部分即可。采用该方案，需确认当抱箍向外侧移动时滑轨与远端极限位置的裕度及调整后的位置是否满足母线在环境温度变化时的伸缩要求。
(1) 伸缩节移动范围确认。消缺时正值夏季炎热时段，通过观察发现发热伸缩节底部滑动轴已向远端产生了较大位移，但距滑槽远端仍有3cm左右的间隙，足够将抱箍外移使母线落入其直线部分。
(2) 金具伸缩量核算。伸缩节的伸缩量为[8]:
式中，ΔL为导体材料在一定温度范围内的伸缩量，m;α为导体材料线膨胀系数，1/℃;ΔT为运行母线的温度变化范围，℃;l为母线长度，m。
伸缩金具单边母线最大长度为26m，设备运行温度范围为-20～40℃，铝镁合金的线膨胀系数为23.8×10-6/℃，由此可得管母伸缩量ΔL为3.71cm。母线在设定条件下的最大伸缩量为±1.86cm，MGS-170 (250) 伸缩金具的伸缩量为±5cm，因此所选金具满足现场使用条件。
考虑到当时的季节及温度，可认为伸缩节已达到远端最大位移位置，因此采用调整抱箍位置的方式处理后，能保证伸缩节在滑轨中的位置与远端极限位置之间仍有一定裕度，且伸缩节能可靠吸收管型母线的水平变化。
3.3 处理过程
通过以上分析，决定采取第二种方案，即将伸缩节向远端移动1cm左右，使母线端部落入抱箍的直线部分，解决了由伸缩节圆形封盖导致的两者接触面积小的问题。同时滑动轴距端部有1.5cm左右的间隙，考虑到当时天气情况及母线的整体伸缩量，可认为该状态能保证母线的安全稳定运行。处理前后的情况如图4所示。
对伸缩节位置进行调整后，按要求对伸缩节与管母接触面进行了细致的打磨，并涂上薄层电力脂，伸缩节螺栓固定牢固，力矩符合要求。后续对该处进行持续跟踪观察，母线运行正常，未出现明显发热点，表明本次检修取得了良好的效果。
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4 结论及建议
变电设备发热是一种常见的缺陷，导致该缺陷的原因多为接触面处理不当使接触电阻过大。本文中介绍的缺陷不是简单的接触面处理工艺不当，而是在特殊的管型母线伸缩金具安装时未严格按照工艺要求施工所导致的发热情况。通过核算固定金具伸缩量，综合考虑当时的温度及设备情况，对固定金具的相对位置进行调整，取得了良好的效果。
在该案例中，管型母线端部处于抱箍封盖位置而其下部滑动轴并未处于至极限位置，说明并非管母过度延伸而达到该状态，而是在设备安装时未将伸缩节与管母的相对位置调整至最佳状态，因此基建工程监理及验收时应将这种情况作为一项关键步骤而加以注意。伸缩节设计裕度不足或安装不当会导致固定金具变形发热，严重时甚至可能导致支持瓷瓶断裂，因此对此类母线进行巡视时要特别注意两端伸缩节的发热情况，而且应重点关注伸缩节底部滑动轴所处位置。在同类型设备的发热消缺中，应将该案例的因素考虑其中，研判各种可能情况，提前确定处理方案，协调停电计划，梳理备品备件，确保及时保质消缺。
参考文献
[1]高扬，张洁平.变电设备接头发热处理与分析[J].中国电业 (技术版) ，2016 (2) :60-62.
[2]GB/T 11022-2011高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求[S].
[3]华国栋.管型母线的施工工艺及质量控制[J].华东电力，2004 (1) :54-55.