变电站防火泥脱落原因的分析与解决方法

变电站防火泥脱落原因的分析与解决方法
李伟雄
摘要：本文以110kV电流互感器CT接线箱防火泥为例，具体分析了变电站端子箱、机构箱、CT接线箱等户外孔洞防火泥脱落原因，通过力学知识对“外粘法”、“内嵌法”及“倒三角锤形”、“方形”、“圆形”等五种外粘堵方式进行具体的分析论证，总结了防止防火泥脱落的主要方法。
关键词：变电站；防火泥；脱落；粘堵
变电站各种电压等级的端子箱、机构箱、户外电缆进入主控室及10kV的电缆沟出口处都用防火泥封堵，以有效地防小动物入侵； 220kV梅林巡维中心变电站所辖21个变电站防火泥经常脱落，若未能及时封堵，极可能引起小动物入侵，导致二次侧接地短路，造成保护误动；尘烟的大量进入更是降低了设备可靠性。因此，本文以110kV电流互感器CT接线箱防火泥为例，具体分析了变电站防火泥脱落的原因，并提出了有效的解决方法。
1 防火泥脱落的原因
通过查询《110kV石夏变电站巡维检查记录本》，对2007年7月至12月110kV CT接线箱防火泥脱落情况进行统计，发现“防火泥整体坠落”和“防火泥部分硬化脱裂”占92.59%，是防火泥脱落的主要原因。
1.1 缺乏合理规范的防火泥粘堵方法。在日常巡视维护工作中，经过现场调查发现，石夏站24个CT中有15个CT粘堵的防火泥存在着新旧混合使用的情况，占了62.5%；有14个CT粘堵的防火泥存在着不同类型混合使用的情况，占了58.3%。每个CT防火泥的粘堵形状更是五花八门。不同规格防火泥粘堵效果明显有差异，即使使用相同规格的防火泥粘堵，由于形状不同，其粘堵效果也存在很大的差异；粘堵有效时间：差的只有46天，好的达到109天。
1.2 CT接线箱出线孔偏大。正确的防火泥粘堵后，出线孔的截面仅能通过一条电缆出线，并留有5%—10%的裕度。按照这一标准，现场测量石夏站、景田站出线孔尺寸，在相同测量环境、使用相同粘堵方法和粘堵材料的情况下，电缆出线都能通过景田、石夏站出线孔，但石夏站的出线孔面积是电缆出线的2.2倍，而且石夏站出线孔偏大加剧了防火泥脱落频率。

2 防止变电站防火泥脱落的方法探讨
针对造成变电站防火泥脱落的原因，通过现场测试、现场调查和现场试验等方法，具体分析行之有效的实施方法。
2.1 选取合理规范的粘堵方法
2.1.1 各种不同的粘堵方法
防火泥的粘堵方法有两种：外粘法和内嵌法。其中外粘法有五种粘堵方式：倒三角锤形、方形、圆弧、圆滑曲线、倒三角形。

图1

2.1.2 针对不同的粘堵方法进行实验的结果分析
间隔 1242CT间隔 1241CT间隔 1030CT间隔 1102 CT间隔
三相 A B C A B C A B C A B C
粘堵形状圆弧方形倒三角锤形圆滑曲线倒三角形内嵌法
直至脱落时间（天） 49 44 未脱落未脱落未脱落 35 37 39 41 未脱落未脱落未脱落
粘
堵
情
况部分脱落部分脱落密封良好软化变形密封良好中间基本脱落中间基本脱落部分脱落整块脱落出现裂纹密封良好密封良好
从实验结果分析可知，在外部采用外粘法中“倒三角锤形”只有1/3粘堵的防火泥出现软化变形，其它粘堵效果较好；在内部采用“内嵌法”也只是1/3粘堵的防火泥出现裂纹而已，粘堵效果更加好，不但有效地减少外界环境对防火泥的影响，而且比外粘法更稳固。由于粘堵方式有多种，我发现防火泥的脱落与其受力存在一定的关系。因此，进一步对防火泥进行受力分析。
2.1.3 对防火泥进行受力分析
对防火泥粘堵效果进行分析可知，采用“圆滑曲线”的防火泥脱落了，采用“方形”和“圆弧”的防火泥粘堵效果不佳；而采用“倒三角锤形”和“倒三角形”的防火泥粘堵比较稳固，为了选取更好的粘堵方法，对“倒三角锤形”和“倒三角形”进行受力分析。
用相同质量的防火泥粘堵时，由于形状的不同，“倒三角锤形”与CT出线之间的粘合面积比“倒三角形”的大，粘堵更稳固。如下图所示：

“倒三角锤形”与“倒三角形”对比图
图2
从整体来看，“倒三角锤形”整体重心比“倒三角形”的低，由于左右对称其整体受力如下图所示：

图3 图4

图5
把上图4中F右合分解为：防火泥和接线箱之间摩擦力F1与粘力F2（如图5所示）因此：
G=2F右合cos(a/2) (1)
F1=F右合sin(a/2) (2)
由（1）（2）可得
F1=G*tan(a/2)/2 (3)
从公式（3）可以看出：由于a/2大于0度，小于90度，所以当a增大时，F1相应增大；当质量不变时，重心降低时，a相应减小，即F1相应减小；而摩擦力的产生是因为受到了大小相同方向相反力的作用，从这方面分析，“倒三角锤形”比“倒三角形”更稳固。
因此，在外部采用倒三角锤形，在内部采用内嵌法是最合理的粘堵方法。但是，从物理结构力学分析，防火泥的粘性还是不能长期支撑本身的重力，只有改变出线孔尺寸偏大的情况，才能从根本上解决防火泥脱落频繁的问题。
2.2 改善出线孔的尺寸
2.2.1 选取铁片作为改变出线孔尺寸的介质
接线箱体的出线孔原始尺寸，作为运行维护人员无法改变。但是，可以通过技术技巧，用一块铁片镶嵌在出线孔处适当改变出线孔的大小。经过对比分析各种材质的绝缘性能、耐腐蚀性、机械性能、耐温性能、热传导性能等，选取了耐腐蚀性好、机械性能强度大、耐高温、热传导性能好、容易剪裁的铁片。铁片T必须比CT接线箱J底部截面积小，即铁片尺寸：
长T1＜J1 (1.1)
宽T2≤J2 (1.2)
为了防止铁片从接线箱掉下来，铁片必须比出线孔C大：
T1＞C1 （2）
为了防止铁片割伤电缆出线，中间的孔洞半径R应比电缆出线半径r大，但直径应小于铁片宽，即：
T2>2R>2r （3）
为了有效的安装铁片，接线箱的宽度为铁片的宽度，即：
T2≈J2 （4）

下图为110kV石夏变电站#2变高1102CT A相的接线箱、出线孔和铁片尺寸示意图。
图7
2.2.2 安装铁片的技巧
拆开接线箱外壳，里面结构如下图9所示，要把两块铁片平整的放在里面，堵住孔口，如图10所示。

图8 图9
由于有些110kV CT接线箱的电缆出线通常紧靠出线孔其中一边，因此安装铁片时只需要安装一块铁片即可。安装铁片之后，要马上进行封堵防火泥。封堵防火泥时，注意固定两铁片，不使其移位或翘起；若固定铁片的难度大，可先行在铁片与接线箱之间涂抹少量防火泥。
由于出线孔有CT电缆出线，且铁片与接线箱不可能密封无缝隙，所以存在着一定的缝隙和夹缝；因此在电缆口缝隙采用“倒三角锤形”封堵，铁片与接线箱的夹缝采用“内嵌法”封堵。
2.3 总结《CT接线箱防火泥粘堵作业规范》
序号工作任务：粘堵防火泥
作业流程注意事项
1 拆掉旧的防火泥防止老化残留的防火泥遗留，影响新的防火泥的粘性。
2 拆开接线箱外壳办好CT停电工作票，在继保班的配合下实施。
3 安装铁片铁片的厚度适宜。过大会导致铁片安装不了；过小会造成铁片松动；厚度为0.5mm（±15%）。
4 粘堵新的防火泥在电缆口缝隙采用倒三角锤形封堵，在铁片与接线箱的夹缝采用内嵌法封堵。
5 拧紧接线箱
外壳的螺丝检查接线箱外壳是否有老化残留的防火泥；如有，则要将之清理干净，以免影响密封性。

2.4 总结《防火泥粘堵操作方法》
序号要求注意事项
1 站内存放充足的防火泥使用后务必补回，保证至少有40千克的库存，并且做好使用记录。
2 分类存放防火泥（1）不同类型的防火泥备品应严格分类存放，不可混淆；
（2）不同批次的防火泥备品应严格分类存放，不可混淆。
3 统一使用防火泥同一封堵口，禁止防火泥混合使用，统一使用相同类型且同一批次的防火泥。
4 防火泥备品不足时，可用任意防火泥临时封堵这类情况应记录在案，并马上购置新的防火泥，防火泥到位后应立即按要求重新进行封堵。
5 防火泥更换的年限由于在电缆口缝隙采用倒三角锤形封堵，在铁片与接线箱的夹缝采用内嵌法封堵；在外部的防火泥更换年限为1年，在内部的防火泥更换年限为3年，并结合线路停电实施更换防火泥。
3 采用新的方法粘堵防火泥效果分析
根据2008年7月至2008年12月石夏站110kV CT接线箱出线孔防火泥脱落次数统计分析，半年时间内仅发现110kV CT接线箱出线孔防火泥脱落次数为4个次，且脱落原因为台风影响1次、检修CT 1次及带电冲洗CT 2次。这说明采取新的粘堵方法，有效防止了接线箱出线孔防火泥的脱落。
4 结束语
对变电站110kV 电流互感器CT接线箱，利用制作合适尺寸的铁片这一介质以适当改变出线孔尺寸偏大的问题，再在外部采用倒三角锤形，在内部采用内嵌法是最合理的粘堵方法，恰当地解决了防火泥粘性不能长期支撑本身重力的问题，从而有效解决防火泥脱落问题，防止小动物的入侵，达到了《110kV及以上变电站运行管理标准》防小动物的要求；切实减少了运行维护人员粘堵防火泥的工作量；对提高变电站设备运行可靠性具有一定的作用。且同样适用于各变电站端子箱、机构箱、CT接线箱等户外孔洞防火泥的粘堵。