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劣质导电膏对特高压输电工程的安全隐患和对策分析(导电膏危害)

发布:2024-10-02 浏览:24

核心提示:摘要:中国特高压工程以其规模和技术引领全球,为全球能源安全和可持续发展提供了宝贵经验和示范。然而,劣质导电膏的使用在某些工程中带来了巨大的安全隐患。本文结合实际案例探讨了劣质导电膏在特高压输电工程中的潜在危害,提出应对措施旨在加强对劣质导电膏的识别和处理能力,以确保特高压工程更加安全、稳定和高效运行。关键词:劣质导电膏;特高压直流输电工程;接头发热;腐蚀氧化;安全隐患引言特高压(Ultra-High Voltage, UHV)指电压等级在1000 kV及以上的交流输电线路和±800 kV及以上的直流输电线

摘要:中国特高压工程以其规模和技术引领全球,为全球能源安全和可持续发展提供了宝贵经验和示范。
然而,劣质导电膏的使用在某些工程中带来了巨大的安全隐患。
本文结合实际案例探讨了劣质导电膏在特高压输电工程中的潜在危害,提出应对措施旨在加强对劣质导电膏的识别和处理能力,以确保特高压工程更加安全、稳定和高效运行。
关键词:劣质导电膏;特高压直流输电工程;接头发热;腐蚀氧化;安全隐患引言特高压(Ultra-High Voltage, UHV)指电压等级在1000 kV及以上的交流输电线路和±800 kV及以上的直流输电线路,主要用于远距离、大容量的电力传输,单回路输送功率可达800万kW,额定运行电流可达6000 A。
因此,对各种接头部位的可靠性要求极高。
中国特高压输电工程(以下简称特高压工程)近年来发展迅猛,其输电线路总长度和输电能力均居世界首位,预计到2024累计线路长度将达到51670公里。
然而,尽管中国在特高压技术方面取得了巨大的成就,我们仍然面临一些问题和挑战。
2014年,特高压工程经历了一系列大面积发热问题,经调查发现,劣质导电膏(标准化名称:电力复合脂)是引起这些问题的主要原因之一。
看似不起眼的导电膏却在特高压工程线路中扮演着至关重要的角色,其质量直接影响到接头直阻和热性能,由劣质导电膏导致的隐患不容忽视。
1 劣质导电膏对特高压工程的危害导电膏是一种能够填充接触表面微观不平的材料,通常由导电粉末、润滑剂和添加剂组成,广泛应用于电力系统的接头和开关等部位以改善其的导电性能和热传导性能。
然而,劣质导电膏往往采用低成本的替代材料,其导电性能和稳定性等各项指标低劣。
另外,劣质导电膏的制造工艺通常不成熟,质量控制不严格,常表现出较差的热稳定性、机械强度和抗老化性能。
图1和图2表明在高温加速试验下不同导电膏对接触电阻的影响差异巨大。
可以看到,劣质导电膏在高温试验后表现出油脂析出、干裂变形、油脂流淌等现象,而优质产品则保持外形,柔韧如初。
图1 不同导电膏热稳定性分析测试试验条件:200 ℃,30 min在特高压工程中,导电膏的质量更是直接关系到设备的可靠性和安全性。
以下将详细探讨劣质导电膏对特高压工程的具体问题和危害:1.1电气性能劣化劣质导电膏中可能含有杂质或成分不合理,导致电连接金具和开关触头导电性能下降,增大电阻和接触电阻,降低输电效率,增加能耗和运营成本。
请见,图2 不同导电膏的加速电阻测试试验。
图2 不同导电膏高温加速试验下接触电阻变化情况试验条件:200 ℃,12 h,测试间隔2 h通过高温加速试验对比分析不同类型导电膏对接触电阻的影响,结果如图2所示,劣质导电膏在高温下接触电阻急剧升高(80倍、25倍),而国网互联SG-Ⅰ和SG-Ⅱ型导电膏则表现出优异的热稳定性。
对部分电站隔离开关导电膏稳定考核数据如图3所示,所使用的国网互联导电膏表现出更低的接触电阻,户外长期稳定性能更好,而劣质导电膏在接触电阻方面波动较大,大大影响导电性能。
图3 电站隔离开关导电膏稳定考核1.2机械性能降低劣质导电膏的粘附性能较差,直接影响其与其他材料的结合强度,在高温和高压环境下容易出现裂纹或分层,导致机械不稳定。
这会导致导线从压接管中脱出,造成断线事故。
图4 国网某特高压工程现场压接握力试验(DL/T 757-2009《耐张线夹》DL/T 758-2009《接续金具》GB/T 2317.1-2008 《电力金具试验方法 第1部分:机械试验》)国网某特高压工程1250/70圆线现场压接握力试验结果(图4)表明,不同品牌导电膏对导线握力(规定耐张线夹和接续管握力应不小于导线计算拉断力的95%)影响差异很大,其中国网互联导电膏完全符合测试标准,4次试验结果均大于95% RTS。
涂抹劣质导电膏后压接管与导线间的摩擦力下降是铝线从压接管中滑出的主要原因,中国电力科学研究院建议在后续工程建设中慎重选用导电膏。
1.3 电气连接过热不合格的导电膏会导致电阻增大,从而产生过多热量,可能会损坏元件并缩短其使用寿命。
在极端情况下,过热还会造成火灾隐患。
2014年夏季,特高压直流输电工程中因接头发热导致的临时停运事件频发,共发生了113处接头发热异常,其中9处发热严重,图5 为按工程统计结果。
分析指出,除金具质量和接触面积不足外,劣质导电膏也是重要原因。
图5 发热异常按工程统计某换流站极Ⅱ低端Y/D-B相阀塔中导流板过热至110 ℃(功率4950 MW),停运后检查接头表面导电膏有明显干结、粉化现象,如图6所示,经过打磨处理,接头直阻从30.5 μΩ降至4.2 μΩ。
不合格的导电膏抗氧化和热稳定性能差,在高温和长期使用加上涂抹不均匀或是过多后容易干结粉化,导致接触电阻增加和设备过热,影响电力设备的正常运行。
图6 电抗器接头表面和连接铜排表面导电膏干结粉化1.4 电接触点腐蚀和氧化劣质导电膏中的杂质和不合格材料加上环境中的水汽和腐蚀介质,会加速金属触点的腐蚀和氧化,这会降低导电部位的可靠性和使用寿命。
氧化腐蚀结果见图7。
山西某110kv变电站电容接线使用劣质导电膏,致使接触电阻显著升高,普遍存在于5 mΩ到25 mΩ之间,设备温度高于100 ℃,运行效率大幅度下降。
而更换为优质导电膏后,接触电阻从mΩ降低μΩ级别(100 – 500 μΩ),温度降至45 ℃以下,大大提高设备的运行可靠性。
图7 电接触点腐蚀和氧化1.5 接续管鼓胀和内部锈蚀劣质导电膏在高温环境下会迅速蒸发流失,体积减小导致内部中空,雨水渗透逐渐在管内累积,冬季低温下易发生接续管鼓胀。
图8显示2019年某1000 kV特高压换位塔压接管发生冻胀,部分压接管存在纵向裂纹,剖开检查发现腔内中空,内部导电膏已经流失,已无法满足输电线路长期运行的要求。
图8 压接管冻涨和内部锈蚀不同导电膏在200℃高温蒸发试验结果如图9显示,国网互联SG-I和SG-II导电膏表现出优越的稳定性,蒸发损失比例较少,而一些劣质导电膏出现明显的分层和沉淀现象,蒸发损失较大。
图9 不同导电膏高温蒸发试验和蒸发损失图1.6 环境影响使用劣质材料可能会导致有害物质释放到环境中,影响人类健康和输电基础设施周围的生态系统。
1.7 维护和修理费用劣质导电膏引发的频繁故障和性能问题将显著增加维护和维修成本。
而特高压工程由于距离长、功率大,常常穿越崇山峻岭,维护难度更高。
一旦发生故障,停电时间和维护成本将大大增加,对当地经济和民生造成严重影响。
2014年大面积发热事故造成特高压工程申请临时停运9次,需要对其中干结、粉化的劣质导电膏进行打磨处理后重新均匀涂敷导电膏(见图10),维护困难的同时也带来了大量的经济损失。
图10 电力运维工人涂敷导电膏2 应对措施为了有效防范劣质导电膏对特高压输电工程的危害,确保系统的安全可靠运行,必须采取综合性措施。
这些措施不仅需要从材料选择和采购方面入手,还需要在施工工艺和后续维护中严格把控。
以下是几项关键措施:2.1 严格按照标准采购导电膏实际上国家电网公司早就颁布了《Q/GDW 634-2011 电力复合脂技术条件》,导电膏作为电力工程中的关键辅材,其质量直接影响到输电系统的可靠性。
为确保使用的导电膏符合技术规范,应严格控制采购渠道,选择具有资质认证的供应商。
依据最新国家电网标准《Q/GDW 10634-2018 电力复合脂技术条件》和行业标准《DL/T 373-2019 电力复合脂技术条件》,对导电膏的质量提出了明确要求,对其成分、物理和化学性质进行全面检测和验证,严格执行这些标准可以有效避免因劣质导电膏导致的接头发热、氧化腐蚀等问题。
2.2 加强导线压接和导电膏质量工艺管理在导线压接过程中,应加强工艺管理和质量控制,确保每一个环节都符合技术要求。
压接管涂敷导电膏时,应注意环境中的水汽及腐蚀介质的影响,防止产生腐蚀现象。
尤其要对采购的导电膏进行严格复检,保障特高压工程安全运行,坚决抵制劣质产品混入,确保工程质量,从源头保障特高压工程安全。
图11 特高压工程现场涂敷导电膏2.3 定期检查和维护对特高压输电工程中的各类接头和压接部位进行定期检查和维护,包括导电膏的黏附情况、外观形态,接头部位的接触电阻,接头是否存在过热、氧化或腐蚀等问题,及时发现和处理因导电膏质量问题形成的隐患,确保输电线路的安全可靠运行。
3 结论在特高压输电工程中使用劣质导电膏会严重影响系统的电气性能、机械性能,造成设备过热、金属触点腐蚀以及环境污染等问题。
而建设单位为了节约成本,采购的几乎都是劣质导电膏,这严重威胁着特高压工程的安全。
为了有效防范劣质导电膏带来的风险和隐患,必须从源头严格把控产品质量。
严格的材料采购、精细的工艺管理和全面的现场监督是保障特高压工程安全运行的关键。
各送变电建设单位应共同努力,增强对劣质导电膏的识别和处理能力,确保特高压工程的安全性和可靠性。
参考文献:[1]冯强强,《南方区域超、特高压输电线路耐张引流板发热原因分析及对策》2023年[2]朱迪锋,《超特高压输电线路耐张线夹新缺陷分析与解决措施》2017年[3]张雪松,《电力复合脂分油率对接头端子温升的影响》2019年[4]王庭,《某±800kV特高压输电线路地线直线接续管鼓包分析》2022年[5]祝永坤,《架空输电线路倒拔压接管冻胀原因分析及防范措施》2020年[6]安滨,《特高压变电站设备接头发热原因分析及处理》2019年[7]王国刚,《电力复合脂技术条件》国家电网公司标准Q/GDW 634

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