TRIZ理论在电厂变电所内三相导线的保护及维修中的应用

摘要：阜新矿业（集团）有限责任公司煤矸石热电厂北区变电所内三相导线，原来采用裸露铜导线，连接变压器及各种保护设备，通电后出现了很多弊病。在应用TRIZ理论逆向思维法后，采用铝合金套管加SF6气体，对通电导线产生的热量和磁场加以封闭，裸导线通电后出现的弊病因此迎刃而解了。本文就变电所铝合金套管出现的漏气故障，用TRIZ理论中小矮人法的思维模式对查漏、维修、安全三项工作做了详细论述。

关键词：TRIZ创新理论 裸露导线 铝合金套管 漏气点

马宽，1995年阜新矿业学院机械制造专业、2012年沈阳工程学院电气自动化专业毕业。现任阜矿集团热电厂技术科科长、工程师，曾获市、局优秀科技工作者及科技标兵称号。2011年—2014年参加阜矿集团、中国科协、辽宁省院士工作站举办“创新方法与TRIZ理论”初、中、高级培训班学习并结业。科研项目“TRIZ理论在矸石热电厂排灰链斗式输送车技改中的应用”、“用TRIZ理论解决烟气脱硫”， 获市科学技术应用一等成果奖及省优秀论文奖。曾在省、市期刊发表论文12篇。

1.用铝合金套管保护三相铜导线

阜新矿业（集团）有限责任公司热电厂是一座用煤矸石作热能的电厂，发电机组发出的电能，通过变压器升压，用裸露导线与变电所内的隔离开关、断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器等电流保护设备连接在一起，向国家电网输电。裸露的导线通电后出现很多弊病。

⑴通电后，三条相线周围产生磁场，带电导体在磁场中产生电动力[1]。导线长期在电动力作用下，易损伤或变形。一旦导线断开会造成短路。

⑵导线通电后会发热，金属部件在磁场作用下会产生涡流和磁滞损耗，这些损耗变成热量使导体升温，导致材料的物理和化学性能改变，电器设备工作效率会下降。

⑶导线上易落灰尘，导线散热又使周围的冷空气变成雾，使灰尘变潮，粘结在导线上，不易清除，使导线电阻增加，导线热量越来越大，易出现火情。

⑷工作人员清除导线上积尘，需要停电作业，不仅影响正常输电，而且除尘也费时费力。

用TRIZ理论的逆向思维法去想[2]，若导线不热、没有磁场，上述弊病就没有了。但是，导线又不能不通电，磁场和热量又不可能避免，于是想出用铝合金套管加SF6气体，把导线产生的热和磁全部封闭起来，并限制在一定的范围之内，套管外部没有热量和磁场，相线之间及设备就不受损害了。

2.铝合金套管的作用及安装

铝合金套管是由铝合金套管、法兰、绝缘支撑架、密封胶圈、充气孔、密度计、SF6气体等组成。根据导线形状，套管可制成直通管、弯通管、三通管等，用绝缘支撑架将铜芯导线固定在套管中心，套管两端用法兰及密封胶圈加以固定和封闭。密度计安装在充气孔上，以观察气体压力。SF6气体通过充气孔向套管内充气，充气压力达到额定值。根据套管所在位置不同，充气后又称为某某气室，各气室及控制设备统称为GIS组合电器。

SF6气体是一种无色、无味、无毒的惰性气体，是电和热的不良导体，具有极强的灭弧作用，SF6气体和铝合金套管组合在一起，对热、磁有较好的封闭作用，裸导线产生的弊病得到控制。

3.套管测漏

套管壁出现孔洞漏点，SF6气体就会泄漏，套管对热能、磁场的封闭作用就丧失了。

套管出现孔洞，SF6气体泄露，套管内的气体压力就会下降，密度计上的指针表现为气体压力降低。外部潮湿空气进入套管内，套管内的气体湿度加大。套管内微水含量的技术要求为：GCB气室水分含量不大于300ppm，其余气室不大于500ppm。ppm含义为水分含量占总空间体积的百万分之几，气体湿度超过额定值，视为套管漏气。用微水测试仪从充气孔采样测试，便可判断套管是否漏气。

用TKHD-2020便携式仪器对GIS局部放电，进行在线监测和定位监测，套管上的孔洞位置，便发出漏电信号，采集器搜索到这种电信号，通过高频传感器传送到计算机上，便可确定漏点在套管上的具体位置。

4.套管漏气的处理

以热电厂北区变电所GIS设备漏点处理为例[3]，用TRIZ理论小矮人法的思维模式，将查漏、维修、安全，视为三个小矮人，它们既缺一不可，又相互制约，既要相互配合，又要统筹安排，才能圆满高效完成维修任务。

（1）查漏、维修、安全三者的统筹安排

为圆满、高效地完成维修任务，首先要确定工作流程：

编写工作方案及措施—做好维修前的准备工作—停电后采取的安全措施—确定需要解体的气室、导体均已可靠断电和接地—回收SF6气体—气室解体进行内部检查—找到漏气原因—进行维修更换—更换吸附剂—抽真空处理—充气—静置一段时间，观察气室气压—验收试验—启动、投入运行。

（2） 安全小矮人负责查漏、维修的安全，确保安全第一

①停电范围及时间

停电范围为1间隔。

具体实施：查漏、维修相应间隔时，分开断路器开关，将两侧的隔离刀闸分开，开关两侧的接地开关合闸，套管侧接地开关合闸，套管引线挂人工接地线。

停电时间：停电查漏、维修用时约3天。

②必要的安全预防措施

a 查漏、维修全过程中要严格执行安全第一，预防为主的方针。查漏和维修中的安全技术措施，要严格遵照有关规定、并结合现场实际执行，加强查漏及维修人员的安全意识，确保人身及设备的安全。

b 查漏及维修人员，应熟悉工作现场周围设备布置及停运情况，开工前项目负责人应向当班人员交待工作内容及工作范围。

c 工作前做好安全预控、分析危险点情况及制定预防措施，要认真填写和落实。

d 认真检查安全工器具实际情况，不得使用不合格的安全工器具，也不准将不合格工器具带入工作现场。

e 检修工器具要登记编号，并有专人管理，要摆放整齐有序。

f 严肃开工手续，详细检查所做的安全措施，看是否符合现场工作的要求。

g 进入工作现场必须戴好安全帽，高空作业必须系好安全带，传递物件不得上下抛掷。

（3） 查漏小矮人负责查找GIS设备漏点

对变电所GIS设备进行全面检查，检查漏点部位及相关部件情况，查明原因后，做好详细记录，并拍照留存。

查漏时注意事项：

查漏前，应检查待检部位的导体是否已经接地，并保证在查漏及维修过程中，导体时时处于接地状态。

第1～3天为停电时间：

首先做好安全保障措施，对缺陷部位查漏及维修时，拉好警戒线。确保查漏及维修间隔不带电。

对Ⅰ#间隔整个套管气室进行查漏。

经查看密度表和微水测试仪，采样监测，压力偏低湿度超标的气室为：主变隔离进线套管气室，经放电检测发现漏点，位置为主变Ⅰ#间隔A相穿墙直筒与瓷套弯通对接绝缘子浇注口处，有严重漏气现象，原因是封闭胶圈损坏。室外带电区域没有新的漏点，Ⅰ#间隔也未发现其他漏点。

针对漏点的气室进行气体回收工作。由于仅A相漏气，将A相瓷套气室的SF6气体全部回收干净。回收时，安排专人对相邻气室的气压进行观察和记录，时间为每间隔半小时观察1次，观察期间未发现相邻刀闸气室气压下降，再将相邻刀闸气体压力降到0.2MFa。若发现相邻气室的气压有下降趋势，则应停止气体回收，待查明原因，并采取措施后，再继续回收气体。随后，将相邻刀闸气体降压至0.2MFa。

（4） 维修小矮人负责维修处理故障

开始解体工作：

①根据查漏情况，对1#间隔漏点气室进行拆解工作，用吊车和软绳配合拆除A相套管。

②再将2750mm长的直筒套管连同套管T的弯通一起拆解移出。

③因直筒套管内部导体、弯通及瓷套外形尺寸与现有部件尺寸不符，直筒套管的内部导体、绝缘子、弯通及瓷套，需全部更换，直筒套管继续留用。

④恢复装配，测直阻，更换吸附剂，开始抽真空。

⑤真空抽好后，充SF6气体达到额定压力，进行密封性初检。

⑥拆解和维修安装期间注意：

拆解和维修安装过程中务必保证每步操作后，气室内剩余导体，仍是处于可靠接地状态，否则，不接地的导体可能会有感应电压，对人与设备的安全有危害。同时注意对壳体和元件的保护，避免磕碰，拆解下来的部件，移出后，做好所属标志。

在恢复安装时，注意清理部件及壳体内腔，避免金属碎屑的残留。

恢复安装后，迅速进行抽真空处理，真空度抽至133Pa后，继续抽半小时，充入SF6气体达到额度压力。

（5） 第3～4天定为自检验收时间，由查漏小矮人负责自检工作

气室充气静止一段时间后，进行自检验收：

用微水检漏仪采样测试，指针按额定值无两格及以上的摆动变化，微水量除断路器气室以外不大于250ppm；观察密度计耐压试验，从套管起至最近的两个刀闸断口止，压力值均达到额定标准。

自检验收合格，A相GIS组合电器可投入运行。

总结：用铝合金套管加SF6气体封闭三条相线，为主变电所营造了一个安全可靠的工作环境，各种电器设备也受到了保护，给顺利输电起到了保驾护航作用。查漏、维修、安全三项工作，在合理统筹安排的情况下，得以圆满高效地完成了维修任务。实践证明TRIZ理论在生产实践中为解决技术难题，确实能起到很好的指导作用。

参考文献：

[1]赵新军 李晓青 钟莹 《创新思维与技法》 中国科学技术出版社 2014年6月 P15、P113.

[2]浙江大学电机工程系电工教研室编 《电工学》 人民教育出版社1961年 P50～61.

[3]山东泰开高压开关有限公司技术部 《验收报告》 2014年8月.