TRIZ理論在電廠變電所內(nèi)三相導線的保護及維修中的應用

摘要：阜新礦業(yè)（集團）有限責任公司煤矸石熱電廠北區(qū)變電所內(nèi)三相導線，原來采用裸露銅導線，連接變壓器及各種保護設備，通電后出現(xiàn)了很多弊病。在應用TRIZ理論逆向思維法后，采用鋁合金套管加SF6氣體，對通電導線產(chǎn)生的熱量和磁場加以封閉，裸導線通電后出現(xiàn)的弊病因此迎刃而解了。本文就變電所鋁合金套管出現(xiàn)的漏氣故障，用TRIZ理論中小矮人法的思維模式對查漏、維修、安全三項工作做了詳細論述。

關鍵詞：TRIZ創(chuàng)新理論 裸露導線 鋁合金套管 漏氣點

馬寬，1995年阜新礦業(yè)學院機械制造專業(yè)、2012年沈陽工程學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)?，F(xiàn)任阜礦集團熱電廠技術科科長、工程師，曾獲市、局優(yōu)秀科技工作者及科技標兵稱號。2011年—2014年參加阜礦集團、中國科協(xié)、遼寧省院士工作站舉辦“創(chuàng)新方法與TRIZ理論”初、中、高級培訓班學習并結業(yè)?？蒲许椖俊癟RIZ理論在矸石熱電廠排灰鏈斗式輸送車技改中的應用”、“用TRIZ理論解決煙氣脫硫”， 獲市科學技術應用一等成果獎及省優(yōu)秀論文獎。曾在省、市期刊發(fā)表論文12篇。

1.用鋁合金套管保護三相銅導線

阜新礦業(yè)（集團）有限責任公司熱電廠是一座用煤矸石作熱能的電廠，發(fā)電機組發(fā)出的電能，通過變壓器升壓，用裸露導線與變電所內(nèi)的隔離開關、斷路器、電流互感器、電壓互感器、避雷器等電流保護設備連接在一起，向國家電網(wǎng)輸電。裸露的導線通電后出現(xiàn)很多弊病。

⑴通電后，三條相線周圍產(chǎn)生磁場，帶電導體在磁場中產(chǎn)生電動力[1]。導線長期在電動力作用下，易損傷或變形。一旦導線斷開會造成短路。

⑵導線通電后會發(fā)熱，金屬部件在磁場作用下會產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，這些損耗變成熱量使導體升溫，導致材料的物理和化學性能改變，電器設備工作效率會下降。

⑶導線上易落灰塵，導線散熱又使周圍的冷空氣變成霧，使灰塵變潮，粘結在導線上，不易清除，使導線電阻增加，導線熱量越來越大，易出現(xiàn)火情。

⑷工作人員清除導線上積塵，需要停電作業(yè)，不僅影響正常輸電，而且除塵也費時費力。

用TRIZ理論的逆向思維法去想[2]，若導線不熱、沒有磁場，上述弊病就沒有了。但是，導線又不能不通電，磁場和熱量又不可能避免，于是想出用鋁合金套管加SF6氣體，把導線產(chǎn)生的熱和磁全部封閉起來，并限制在一定的范圍之內(nèi)，套管外部沒有熱量和磁場，相線之間及設備就不受損害了。

2.鋁合金套管的作用及安裝

鋁合金套管是由鋁合金套管、法蘭、絕緣支撐架、密封膠圈、充氣孔、密度計、SF6氣體等組成。根據(jù)導線形狀，套管可制成直通管、彎通管、三通管等，用絕緣支撐架將銅芯導線固定在套管中心，套管兩端用法蘭及密封膠圈加以固定和封閉。密度計安裝在充氣孔上，以觀察氣體壓力。SF6氣體通過充氣孔向套管內(nèi)充氣，充氣壓力達到額定值。根據(jù)套管所在位置不同，充氣后又稱為某某氣室，各氣室及控制設備統(tǒng)稱為GIS組合電器。

SF6氣體是一種無色、無味、無毒的惰性氣體，是電和熱的不良導體，具有極強的滅弧作用，SF6氣體和鋁合金套管組合在一起，對熱、磁有較好的封閉作用，裸導線產(chǎn)生的弊病得到控制。

3.套管測漏

套管壁出現(xiàn)孔洞漏點，SF6氣體就會泄漏，套管對熱能、磁場的封閉作用就喪失了。

套管出現(xiàn)孔洞，SF6氣體泄露，套管內(nèi)的氣體壓力就會下降，密度計上的指針表現(xiàn)為氣體壓力降低。外部潮濕空氣進入套管內(nèi)，套管內(nèi)的氣體濕度加大。套管內(nèi)微水含量的技術要求為：GCB氣室水分含量不大于300ppm，其余氣室不大于500ppm。ppm含義為水分含量占總空間體積的百萬分之幾，氣體濕度超過額定值，視為套管漏氣。用微水測試儀從充氣孔采樣測試，便可判斷套管是否漏氣。

用TKHD-2020便攜式儀器對GIS局部放電，進行在線監(jiān)測和定位監(jiān)測，套管上的孔洞位置，便發(fā)出漏電信號，采集器搜索到這種電信號，通過高頻傳感器傳送到計算機上，便可確定漏點在套管上的具體位置。

4.套管漏氣的處理

以熱電廠北區(qū)變電所GIS設備漏點處理為例[3]，用TRIZ理論小矮人法的思維模式，將查漏、維修、安全，視為三個小矮人，它們既缺一不可，又相互制約，既要相互配合，又要統(tǒng)籌安排，才能圓滿高效完成維修任務。

（1）查漏、維修、安全三者的統(tǒng)籌安排

為圓滿、高效地完成維修任務，首先要確定工作流程：

編寫工作方案及措施—做好維修前的準備工作—停電后采取的安全措施—確定需要解體的氣室、導體均已可靠斷電和接地—回收SF6氣體—氣室解體進行內(nèi)部檢查—找到漏氣原因—進行維修更換—更換吸附劑—抽真空處理—充氣—靜置一段時間，觀察氣室氣壓—驗收試驗—啟動、投入運行。

（2） 安全小矮人負責查漏、維修的安全，確保安全第一

①停電范圍及時間

停電范圍為1間隔。

具體實施：查漏、維修相應間隔時，分開斷路器開關，將兩側的隔離刀閘分開，開關兩側的接地開關合閘，套管側接地開關合閘，套管引線掛人工接地線。

停電時間：停電查漏、維修用時約3天。

②必要的安全預防措施

a 查漏、維修全過程中要嚴格執(zhí)行安全第一，預防為主的方針。查漏和維修中的安全技術措施，要嚴格遵照有關規(guī)定、并結合現(xiàn)場實際執(zhí)行，加強查漏及維修人員的安全意識，確保人身及設備的安全。

b 查漏及維修人員，應熟悉工作現(xiàn)場周圍設備布置及停運情況，開工前項目負責人應向當班人員交待工作內(nèi)容及工作范圍。

c 工作前做好安全預控、分析危險點情況及制定預防措施，要認真填寫和落實。

d 認真檢查安全工器具實際情況，不得使用不合格的安全工器具，也不準將不合格工器具帶入工作現(xiàn)場。

e 檢修工器具要登記編號，并有專人管理，要擺放整齊有序。

f 嚴肅開工手續(xù)，詳細檢查所做的安全措施，看是否符合現(xiàn)場工作的要求。

g 進入工作現(xiàn)場必須戴好安全帽，高空作業(yè)必須系好安全帶，傳遞物件不得上下拋擲。

（3） 查漏小矮人負責查找GIS設備漏點

對變電所GIS設備進行全面檢查，檢查漏點部位及相關部件情況，查明原因后，做好詳細記錄，并拍照留存。

查漏時注意事項：

查漏前，應檢查待檢部位的導體是否已經(jīng)接地，并保證在查漏及維修過程中，導體時時處于接地狀態(tài)。

第1～3天為停電時間：

首先做好安全保障措施，對缺陷部位查漏及維修時，拉好警戒線。確保查漏及維修間隔不帶電。

對Ⅰ#間隔整個套管氣室進行查漏。

經(jīng)查看密度表和微水測試儀，采樣監(jiān)測，壓力偏低濕度超標的氣室為：主變隔離進線套管氣室，經(jīng)放電檢測發(fā)現(xiàn)漏點，位置為主變Ⅰ#間隔A相穿墻直筒與瓷套彎通對接絕緣子澆注口處，有嚴重漏氣現(xiàn)象，原因是封閉膠圈損壞。室外帶電區(qū)域沒有新的漏點，Ⅰ#間隔也未發(fā)現(xiàn)其他漏點。

針對漏點的氣室進行氣體回收工作。由于僅A相漏氣，將A相瓷套氣室的SF6氣體全部回收干凈。回收時，安排專人對相鄰氣室的氣壓進行觀察和記錄，時間為每間隔半小時觀察1次，觀察期間未發(fā)現(xiàn)相鄰刀閘氣室氣壓下降，再將相鄰刀閘氣體壓力降到0.2MFa。若發(fā)現(xiàn)相鄰氣室的氣壓有下降趨勢，則應停止氣體回收，待查明原因，并采取措施后，再繼續(xù)回收氣體。隨后，將相鄰刀閘氣體降壓至0.2MFa。

（4） 維修小矮人負責維修處理故障

開始解體工作：

①根據(jù)查漏情況，對1#間隔漏點氣室進行拆解工作，用吊車和軟繩配合拆除A相套管。

②再將2750mm長的直筒套管連同套管T的彎通一起拆解移出。

③因直筒套管內(nèi)部導體、彎通及瓷套外形尺寸與現(xiàn)有部件尺寸不符，直筒套管的內(nèi)部導體、絕緣子、彎通及瓷套，需全部更換，直筒套管繼續(xù)留用。

④恢復裝配，測直阻，更換吸附劑，開始抽真空。

⑤真空抽好后，充SF6氣體達到額定壓力，進行密封性初檢。

⑥拆解和維修安裝期間注意：

拆解和維修安裝過程中務必保證每步操作后，氣室內(nèi)剩余導體，仍是處于可靠接地狀態(tài)，否則，不接地的導體可能會有感應電壓，對人與設備的安全有危害。同時注意對殼體和元件的保護，避免磕碰，拆解下來的部件，移出后，做好所屬標志。

在恢復安裝時，注意清理部件及殼體內(nèi)腔，避免金屬碎屑的殘留。

恢復安裝后，迅速進行抽真空處理，真空度抽至133Pa后，繼續(xù)抽半小時，充入SF6氣體達到額度壓力。

（5） 第3～4天定為自檢驗收時間，由查漏小矮人負責自檢工作

氣室充氣靜止一段時間后，進行自檢驗收：

用微水檢漏儀采樣測試，指針按額定值無兩格及以上的擺動變化，微水量除斷路器氣室以外不大于250ppm；觀察密度計耐壓試驗，從套管起至最近的兩個刀閘斷口止，壓力值均達到額定標準。

自檢驗收合格，A相GIS組合電器可投入運行。

總結：用鋁合金套管加SF6氣體封閉三條相線，為主變電所營造了一個安全可靠的工作環(huán)境，各種電器設備也受到了保護，給順利輸電起到了保駕護航作用。查漏、維修、安全三項工作，在合理統(tǒng)籌安排的情況下，得以圓滿高效地完成了維修任務。實踐證明TRIZ理論在生產(chǎn)實踐中為解決技術難題，確實能起到很好的指導作用。

參考文獻：

[1]趙新軍 李曉青 鐘瑩 《創(chuàng)新思維與技法》 中國科學技術出版社 2014年6月 P15、P113.

[2]浙江大學電機工程系電工教研室編 《電工學》 人民教育出版社1961年 P50～61.

[3]山東泰開高壓開關有限公司技術部 《驗收報告》 2014年8月.