一起10kV穿墙套管严重发热的原因分析与检修处理

一起10kV穿墙套管严重发热的原因分析与检修处理
摘要：10kV穿墙套管是变电站的重要电气设备，若出现严重发热等问题将影响
电力系统的正常运行，给电力公司与用户造成损失。

针对某变电站#I主变10kV
侧穿墙套管的严重发热问题，本文在实际检修工作中结合现场实测、电网调度运
行等大量真实数据和检修现场实际情况深入分析，制定实施减小连接电阻和打开
闭合磁路等检修措施。

检修结果表明，严重发热问题的原因已找到并通过检修得
到有效地解决。

关键词：穿墙套管；红外测温；发热；铝排电阻；闭合磁路；涡流损耗
引言
主变10kV侧穿墙套管是变电站变压器与配电线路间的重要连接部位，供主变低压侧引出线穿过变压器与10kV配电室之间的墙壁、连接主变与10kV配电室、
支持导电部分并使之对地绝缘的重要电气设备。

随着近年来电力负荷的快速增长，母线工作电流持续增加，一些变电站的
10kV穿墙套管在负荷高峰期间出现了程度不同的发热现象，特别是建成投运较早
的老变电站。

这种现象严重时将影响母线的载流量和电气设备特别是10kV穿墙
套管本体的正常工作，可能导致用电高峰过热停电等运行安全和供电可靠性问题，造成经济损失和影响供电企业优质服务等负面影响。

因此，有必要分析并解决10kV穿墙套管安装处严重发热的问题，创造更加可靠、安全的变电站设备运行环境。

本文结合某变电站#I主变10kV侧穿墙套管安
装处严重发热的检修处理，深入分析其严重发热的可能原因，制定有针对性、合
理有效的检修处理措施并实施，通过大量图表形式展现的实际数据，说明检修措
施的必要性和结果的真实性。

1穿墙套管及其安装处发热现象
穿墙套管用于变电站和变电所配电装置及高压电器，供导线穿过接地隔板、
墙壁或电器设备外壳，支持导电部分使之对地或外壳绝缘。

按其使用环境，可分
为户内和户外穿墙套管；按穿过其中心的导体不同，可分为母线穿墙套管、铜导
体穿墙套管和铝导体穿墙套管。

铝导体穿墙套管由于可避免当铜导体与母线直接
相连时产生电化腐蚀、接触面温升过高导致接头烧坏，又可避免采用铜铝过渡接
头给现场施工带来的麻烦，因而得到较为广泛的使用。

本文涉及的某变电站#I主变10kV侧穿墙套管，采用CWWL-10kV耐污型户外
铝导体穿墙瓷套管，其各项性能指标符合GB12944.1《高压穿墙瓷套管技术条件》等规定。

该穿墙套管常用型号的技术参数如表1所示，其外形及实物如图1所示。

根据运行人员采用FLIR T610红外热像仪测温的结果显示，该变电站#I主变10kV侧穿墙
套管安装处发热严重，如图2所示。

结合该红外测温结果图分析可知，该变电站#I主变10kV
侧穿墙套管处的最高温度已达到101℃。

发热部位主要是穿墙套管安装法兰固定位置附近，
其温度远高于其他部位温度；其次穿墙套管与矩形母线排连接处，其温度略高于矩形母线排
的其他部位温度。

2 现场检查与原因分析
针对这起穿墙套管安装处的严重发热问题，对该变电站#I主变停电进行检修。

2.1 连接处温度略高的检查分析
在停电检修拆卸10kV穿墙套管时发现，#I主变10kV三相穿墙套管的铝排和主变侧矩形
母线排连接处、10kV开关侧连接处都不太光洁平整、存在大量污物。

通过回路电路测试仪的
现场测试结果可知，A相穿墙套管铝排的两侧电阻为81.74μΩ，另外两相铝排两侧的电阻值
均在80μΩ左右。

分析可知，三相穿墙套管铝排两侧的电阻值均过高，这很可能是穿墙套管与矩形母线排
连接处温度略高于矩形母线排的其他部位温度的原因所在，拟对连接接触面采取打磨、涂电
力复合脂等方式予以解决。

2.2 穿墙套管安装处发热严重的检查分析
在#I主变10kV侧穿墙套管发热检修处理时发现，敲除穿墙套管安装法兰周边的墙面抹灰后，得到如图3所示的A相穿墙套管安装现场图。

由图可知，该穿墙套管的安装法兰通过螺
栓连接在的固定钢板上，固定钢板下端有断口（大约三四毫米宽）、中间可穿过穿墙套管、
且其户内侧直接焊接在穿墙套管预留孔洞的土建支撑框架上。

该土建支撑框架为“┓”型、绕
穿墙套管预留孔洞一圈、没有断口的角钢埋件。

#I主变10kV穿墙套管的另外两相与A相的
情况基本一致。

图3 #I主变10kV侧穿墙套管A相的处理前安装图
分析可知， #I主变10kV侧穿墙套管的固定钢板和角钢埋件，实际上在穿墙套管安装处
构成一个闭合回路。

当10kV负荷电流流经穿墙套管铝排时，将在这个闭合回路上激发一个
随电流随机变化的时变磁场。

导体处在该随时间变化的磁场中，会因导体内感应产生的电流，而导致能量损耗（涡流损耗）。

这种情况在带电运行时就体现为图2所示的发热异常现象，
即在红外测温结果图中严重发热部分基本上集中在穿墙套管四周。

查阅GB 50149-2010《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》可知，其中对于穿
墙套管的安装有以下要求：“600A及以上母线穿墙套管端部的金属夹板（紧固件除外）应采
用非磁性材料，其与母线之间应有金属相连，接触应稳固”、“穿墙套管直接固定在钢板上时，套管周围不得形成闭合磁路”。

同时，《国家电网公司输变电工程标准工艺(三) 工艺标准库(2012年版)》对穿墙套管安装也做了与上述国家标准要求相同的规定。

再结合调度运行数据可知，#I主变低压侧电流（即流经10kV穿墙套管铝排的负荷电流）2016年8-11月的最大、最小值如表2所示，其中#I主变低压侧电流最小664.78A、最大1890.57A。

因此，应严格执行上述标准规范。

最小 712.26 664.78 696.43 855.71
综上，有必要结合检修现场#I主变10kV侧穿墙套管安装的具体情况，采取针对性的检修措施进行处理，使穿墙套管周围不再形成闭合磁路。

3 检修处理与效果校验
针对上述检查分析情况，拟对该变电站#I主变10kV侧穿墙套管采取减小穿墙套管铝排的电阻值和打开闭合磁路等措施，解决其#I主变10kV侧穿墙套管安装处的严重发热问题。

3.1 连接接触面处理及结果
由于检查中发现#I主变10kV侧各相穿墙套管的铝排与主变低压侧、10kV配电室矩形母
线排的连接处均存在不太光洁平整、存在大量污物等情况，在检修处理时对穿墙套管铝排、
主变低压侧矩形母线排、10kV配电室矩形母线排的所有连接接触面进行打磨，并涂以适量的
电力复合脂（导电膏）。

再次采用回路电阻测试仪，对10kV穿墙套管铝排两侧电阻进行测量。

以#I主变10kV侧
A相穿墙套管的铝排两侧电阻为例，处理前其电阻值为81.74μΩ，处理后其电阻值减小为
23.58μΩ。

即经过打磨等检修处理，#I主变10kV侧 A相穿墙套管铝排两侧的电阻值减小了71.15%。

由焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量Q与电流I的二次方成正比，跟导体的电阻
R成正比，跟通电的时间t成正比。

焦耳定律的数学表达式如式(1)所示，热量单位为J。

在负
荷电流和持续时间大致相同的情况下，若电流通过的电阻减小71.15%，其发热也将减少
71.15%左右。

因此，通过连接接触面处理，A相铝排发热将得到大幅减少。

Q=I2Rt (1)
同样，#I主变的其他两相处理后也均在20μΩ左右，相比处理前的80μΩ左右，其减小程
度约为75%，因此#I主变所有10kV侧穿墙套管的铝排及其接触面发热问题都将得到有效地
解决。

3.2 #I主变10kV穿墙套管发热处理
结合现场检查和厂家资料可知，#I主变10kV侧 A相穿墙套管的安装法兰由非磁性材料制成，通过螺栓与固定钢板连接。

固定钢板下端虽有一条大约三四毫米宽的断口，但其焊接在
绕穿墙套管预留孔洞一圈的角钢埋件上，仍然构成了闭合磁路。

本次检修处理在A相固定钢
板与角钢埋件的下端同一位置，通过气割和切割等方式打开一个断口，处理后户外和户内现
场图如图4所示。

随后，将#I主变10kV侧穿墙套管回装、连接好户内与户外的连接排后，
用中性防腐硅酮耐候密封胶（即硅橡胶）将清理干净的断口进行密封处理，如图5所示。

由表中数据可知，处理前测温时#I主变低压侧的有功略高于处理后测温时、无功略低于
处理后测温时，但对于该变电站#I主变40MVA的容量来说，两次测温时主变负载率都不高；处理前通过#I主变10kV侧穿墙套管铝排的电流只比处理后高23.12%、而且环境温度还要低16.31%，但其穿墙套管安装处的最高温度却要比处理后高出198.81%。

即通过检修处理，使
穿墙套管安装处的最高温度降低至其处理前的33.47%。

因此，可说明通过检修处理使#I主变10kV侧穿墙套管安装处的温升发热得到大幅降低。

同时，结合其他正常运行的主变10kV侧穿墙套管安装处的红外测温，对比低压侧有功电流、环境温度等条件与本文差别不大情况下的红外测温结果可知，该变电站#I主变10kV穿
墙套管安装处检修处理后的发热情况属于正常状态。

由此可见，该变电站#I主变10kV穿墙
套管安装处的严重发热问题通过检修处理得到了有效解决。

4 结论
本文针对某变电站#I主变10kV侧穿墙套管安装处的严重发热问题，结合红外热像仪、回路电阻测试仪等得到的实测数据和调度运行数据，进行仔细的现场拆卸检查和专业的事故原
因分析，通过制定的连接接触面打磨并涂电力复合脂、在固定钢板与角钢埋件同一位置做断
口处理等检修措施，使得其穿墙套管安装处的最高温度降低了66.53%，有效解决了该起严重
发热问题。

参考文献：
[1]刘兴旺.主变10(6) kV穿墙套管发热原因分析及改进 [J]. 上海电力,1999,5:31-32.
[2]曹辉,陈长杰,万晓.变电站内开关室穿墙套管板发热原因分析及处理[J].机电信
息,2012,339(21):9-10.。