形状记忆合金智能垫片解决电容器母排发热缺陷

发表时间:2017/7/17   来源:《电力设备》2017年第8期   作者:聂永胜1 张海星2 张卓3 梁龙成4
[导读] 应用表明,形状记忆合金智能金属垫片具有独特的自加压功能,优良的耐腐蚀性能,能显著减低电气接头发热现象,节约电能,并提高电网运行安全性。
        (1.苏州国嘉记忆合金有限公司  江苏省常熟市 
        2.国家电网河南省电力公司  河南省开封市
        3.国家电网河南省电力公司  河南省郑州市 
        4.国家电网河南省电力公司  河南省开封市)
        摘要:本文介绍了电气接头发热产生的原因以及形状记忆合金智能金属垫片在电容器母排的应用。应用表明,形状记忆合金智能金属垫片具有独特的自加压功能,优良的耐腐蚀性能,能显著减低电气接头发热现象,节约电能,并提高电网运行安全性。
        关键词:接头发热;记忆合金;垫片 
        电气连接点是指电气设备之间以及它们与母线或电缆、相互元件、导线之间的电气连接部位。近年来,由于用电负荷的持续增加以及用户对供电可靠性要求的提高,变电设备发热故障呈上升趋势,电容器母排过热问题也越来越引起重视,解决接头发热对于提高电网运行安全性具有重要意义。
        1 现场情况
        郑州220kV石佛变电站2011年新装6组电容器,其设备型号相同,设备导流面有一定程度锈蚀。石佛6组电容器投运至2013年6月时,发生热缺陷两起,其中一起导致连接部位铝排熔断,设备被迫退出运行;另一起是运行人员测温发现存在严重发热缺陷,已停运待处理。
        2 技术原因分析
        2.1 环境原因。由于设备均安装在户外,导体接头部位长期裸露在大气中运行, 长年受到日晒、雨淋、粉尘、结露及酸雨、二氧化硫气体、盐雾蒸汽等的侵蚀腐蚀, 造成金属导体接触表面严重锈蚀和氧化,导致接触面电阻增大。另外,导线在大风天气随风舞动,引起导线接头松动,也导致接触电阻增大。
        2.2 正压力原因。接头的金属材质在接头压力较大时会发生蠕变。蠕变总是向减少接头压力的方向变化,使电气接头压力随着时间增加而逐步下降,直至某个平衡值。因此,在处理接头发热缺陷时常常发现,某些接头在检修后很快发生劣化,很可能就是接头压力下降,接触电阻超标导致接头发热升温。
        2.3 电化学腐蚀。不同材质的接头直接接触在运行中会发生微电池效应。空气中的水和杂质会形成电解液,使接头之间形成电池循环,造成接触面腐蚀氧化,增大膜电阻。
        2.4 接触面粗糙。在进行接触面加工时,如果加工过于粗糙,将会使实际接触面积大幅减少,导致束流电阻增大。另外,在打磨铝质表面时,若使用砂纸进行打磨后未洁净处理表面,会使砂纸中的二氧化硅等杂质进入接触面,导致束流电阻增大。


        3 解决方案
        选取电容器母排发热概率较高的四点,测试记录正常运行时发热点温度,停电后测试接触电阻并记录。
        拆开接线端子,用锉刀把接线端子接触面不平的地方和毛刺锉掉,使接触面平整光洁;用砂皮纸刷除表面氧化膜;在接头表面涂0.05~0.1mm厚的导电膏, 并轻轻抹平。
        安装记忆合金智能垫片,并用力矩扳手依据螺栓紧固标准拧紧螺栓,测试接触电阻并记录。通电后每隔一定时间测量负载电流及温度,当温度达到稳定状态时记录测温数据。
        应用效果:形状记忆合金智能垫片对于不同部位的搭接面随温度变化均有一定的抑制发热能力,而且接头温度越高,抑制发热能力越强。在紧固力矩能够满足各规格螺栓紧固力矩要求的情况下,在软铜线与铝排搭接面处接头温度为53-59℃时,即记忆合金垫片的初始形变温度附近,在安装120分钟以后,测得采用记忆合金垫片的接头温度比传统弹簧垫圈接头温度下降5-6℃,接触电阻平均下降了2微欧。所以,形状记忆合金智能垫片抑制发热作用较明显,在节约电能方面效果显著。
        4 总结
        电气及其接头发热在电力生产中是比较常见的现象,对电网安全运行确有很大影响。一次小小的发热就有可能给安全生产带来很大的危害。电气及其接头发热极易造成非计划停电事故。因此必须引起注意。
        记忆合金智能垫片是应用记忆合金材料制成的不同大小和厚度的蝶形垫片。产品设计符合国家相关标准。使用时,将记忆合金垫片安装在接头螺栓上,拧紧螺母。在接头温度正常时,智能金属垫片受到螺母挤压呈平直状态;当螺栓接头因振动松动或接头膨胀收缩导致接触压力减小,接触电阻增大发热而温度升高超过智能垫片相变温度时,智能垫片将有恢复其原来形状的趋势,从而自动输出更大的弹力,使接头螺栓连接更加紧固,从而增大接触压力,减少接触电阻,减轻接头发热程度。
        与普通弹簧垫片相比,记忆合金智能金属垫片具有比重轻、弹性模量小、抗拉强度高、无磁性、疲劳强度高等优点。在郑州220kV石佛变电站应用结果表明,形状记忆合金智能金属垫片具有独特的自加压功能、优良的耐腐蚀性,可以显著降低电力接头接触电阻,减少接头发热,降低输变电能耗,提高电网运行安全性。亟待在电力行业推广应用。
        参考文献:
        [1] 蔡继峰,贺志荣,刘艳,李春月.TiNi基形状记忆合金及其应用研究进展[J].金属热处理,2009,34( 5) : 64-69.
        [2] 陈天翔,方晓玲,苏晓艺,刘涛.记忆合金垫片在电力设备安全和节能中的应用试验研究[J].武汉大学学报(工学版),2014,47( 4) : 494-501.
        [3] 王晓峰.变电运行中电气及其接头发热分析处理和防范措施[J].电力与能源,2012.10: 108.
        [4] 陈鸿昆.浅析电气设备接头发热现象和处理方法[J].科技创新与应用,2014.35: 83.
投稿 打印文章
留言编辑 收藏文章 推荐图书 返回栏目 返回首页

  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: