（大唐水电科学技术研究院有限公司 广西南宁 530025）
摘要：在电力生产和输送过程中，电力金具扮演者重要角色，是电网重要设备，但是在发电企业电气及金属技术监督检查中很少提及电力金具，由于发电机出口至电网端金属设备的失效导致设备故障逐渐增多趋势，从设计选型、监造、安装、验收、运行维护直至设备退出运行的全过程监督，对发电企业电力金具的监督和检验提供依据。
关键词：技术监督；发电厂；金属；检验
1 概述
电力技术监督是指在电力规划、设计、建设与发电、供电、用电全过程中，以安全和质量为中心，依据国家、行业有关标准、规程，采用有效的测试和管理手段，监督有关标准、规程执行落实情况，对电力设备的健康水平及与安全、质量、经济运行有关的重要参数、性能、指标进行监测与控制，以确保其安全、优质、经济运行［1］。
一般地，发电机出口至电网端线路第一根杆塔之间的所有设备都属于发电企业管理、运行和维护范围。发电厂生产的强大电力，经升压变电站、架空输电线路、降压变电所、低压配电线路送到用户。升压变电站和降压变电站的配电装置中的设备与导体、导体与导线、输电线路导线自身的连接及绝缘子连接成串，导线、绝缘子自身保护等送电线广泛使用的铁制或铝制金属附件均称为电力金具［2］。
电力金具本质上属于一种金属附件，对电网的安全运行有着重要的作用。在架空电力线路及配电装置中，主要用于机械的传递工作，支持、固定和接续裸导线、导体及绝缘子连接成串，亦用于具体的防护项目，如保护导线和绝缘体。大部分金具在运行中需要承受较大的拉力，有的还要同时保证电气方面接触良好，它关系着导线或杆塔的安全，即使一只损坏，也可能造成线路故障。因此，金具的质量、正确使用和安装，对线路的安全送电有一定影响。
2 设计选型和审查阶段
断路器操动机构应优先选用弹簧机构、液压机构（包括弹簧储能液压机构），SF6密度继电器与开关设备本体之间的连接方式应满足不拆卸校验密度继电器的要求。密度继电器应装设在与断路器同一运行环境温度的位置，以保证其报警、闭锁接点正确动作。开关设备机构箱、汇控箱内应有完善的驱潮防潮装置，防止凝露造成二次设备损坏。高压开关柜配电室应配置通风、驱潮防潮装置，防止凝露导致绝缘事故。GIS根据使用要求，确定各元件在正常负荷条件和故障条件下的额定值，并考虑系统的特点及其今后预期的发展来选用。为避免雷电侵入波过电压损坏发电厂高压配电装置的绝缘，应在变电站出线处布设避雷器，用于保护发电机灭磁回路、GIS等的金属氧化物避雷器的设计选型应特殊考虑。设备外绝缘的配置应满足相应污秽等级对统一爬电比距的要求，并宜取该等级爬电比距的上限，严重潮湿的地区要提高爬距。
电力电缆主要审查电缆的绝缘水平、导体材料和截面、绝缘种类、金属护套、外护套、敷设方式等以及电缆附件的选择是否安全、经济、合理。审查终端的型式和性能是否满足使用条件的要求，电缆敷设路径设计是否合理，包括运行条件是否良好，运行维护是否方便，防水、防盗、防外力破坏、防虫害的措施是否有效等。电缆的防火阻燃设计应满足反事故技术措施，包括防火构造、分隔方式、防火阻燃料、阻燃性或耐火性电缆的选用、以及报警或消防装置等的选择是否耐久可靠、经济、合理提出对原材料，如导体、绝缘材料、屏蔽用半导电材料、铅套用铅、绝缘纸及电缆油的供货商和供货质量要求。审查封闭母线的结构是否安全可靠、运行维护方便，包括：测温装置、防火措施、防结露措施、热胀冷缩或基础沉降的补偿装置、发电机三相短路试验装置、防止配套设备柜内故障波及母线措施等。
线路的导线截面，除根据经济电流密度选择外，还应按电晕及无线电干扰等条件进行校验，并通过技术经济比较确定。大跨越段线路的导线截面如按允许载流量选择，应避免全线路的输送容量受大跨越段限制。根据气象条件、覆冰厚度、污秽和腐蚀等情况，结合运行经验选取导、地线的形式。如盐雾影响应考虑采用防腐类导线，大跨距应考虑采用钢芯加强型导线。验算导线允许载流量时，导线的允许温度钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线可采用+70（大跨越可采用+90）；钢芯铝包钢绞线（包括铝包钢绞线）可采用+80（大跨越可采用+100）或经试验决定；镀锌钢绞线可采用+125。地线应满足电气和机械使用条件要求，可选用镀锌钢绞线或复合型绞线。验算短路热稳定时，地线的允许温度钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线可采用+200；钢芯铝包钢绞线（包括铝包钢绞线）可采用+300℃；镀锌钢绞线可采用+400℃。计算时间和相应的短路电流值应根据系统情况决定。导、地线安全系数的选择应按设计规程有关要求，做到合理、经济并相互配合。
金具应选用定型产品，推广使用节能型金具，采用非标金具必须通过技术鉴定；金具应具有足够的机械强度，考虑最大使用荷载时安全系数为2.5，断线、断联时为1.5。耐张和接续金具还应具有良好的导电性能。金具表面应热浸镀锌或采取其它防腐蚀措施。对在严重腐蚀、大跨越、重冰区、导线易舞动区、风口地带和季风较强地区等特殊区域使用的金具应适当提高相应性能指标。220kV 及以上电压等级线路的金具必须满足防电晕和无线电干扰限值的要求。拉线金具的强度设计值，应取国家标准金具的强度标准值（特殊设计金具应取最小试验破坏强度值）除以1.8的抗力分项系数确定。
在对导、地线易发生履冰和舞动地段，应适当提高杆塔的承载力。对腐蚀严重地区，杆塔和基础设计应采取有针对性的防腐措施。对盗窃多发区应提高或改善铁塔及拉线的防盗能力。多雷区和山区的线路宜采用小保护角或负保护角的杆塔。杆塔电气间隙的设计应考虑带电作业和调爬的需要。在风口地带、季风较强地区和导、地线易舞动地区，杆塔应采取螺栓防松措施。杆塔设计采用新理论、新材料或新结构型式，应经过试验验证。
根据污区分布图，结合线路所经地区气象、污秽的实际情况，合理选用绝缘子形式。绝缘子串的爬电距离和结构长度的确定应考虑在工频电压、大气过电压、操作过电压、污秽等各种条件下均能安全可靠运行。绝缘子的机械强度应满足相应使用条件的要求。多雷区，在满足偏、电气间隙和交叉跨越距离的条件下，宜适当增加绝缘子片数。d级及以上污秽区、维护困难地区，宜选用复合绝缘子。在既是多雷区又是污秽特别严重地区，采用复合绝缘子时，应选用加长型。瓷和玻璃绝缘子的选用，应充分考虑其爬距的有效性及运行经验。
3 监造和出厂验收阶段
220kV及以上电压等级的气体绝缘和干式互感器应进行监造和出厂验收，首先要检查工厂的生产条件是否满足产品工艺要求，核对重要原材料如硅钢片、金属件、电磁线、绝缘支撑件、浇注用树脂、绝缘油、SF6气体等的供货商、供货质量是否满足订货技术条件的要求。核对外瓷套或复合绝缘套管、SF6压力表和密度继电器、防爆膜或减压阀等重要配套组件的供货商、产品性能是否满足订货技术条件的要求。见证外壳焊接工艺是否符合制造厂工艺规程规定，探伤检测和压力试验是否合格；见证器身绝缘装配、引线装配、器身干燥、树脂浇注等关键工艺程序，考察生产环境、工艺参数控制、过程检验是否符合工艺规程的规定。见证出厂试验。每台设备必须按订货技术条件的要求进行试验。
出厂验收时，确认硅钢片、电磁线、绝缘材料、金属件、浇注用树脂、绝缘油、SF6气体等的出厂检验报告及合格证符合相关的技术要求。确认瓷套或复合绝缘套管、SF6压力表和密度继电器、防爆膜或减压阀等重要配套组件的出厂试验报告及合格证符合相关的技术要求，确认部件制造及器身装配、总装配符合制造厂的工艺规程要求，按合同规定的整机试验项目进行验收，确认试验项目齐全、试验方法正确、试验设备及仪器、仪表满足试验要求，试验结果符合相关标准的规定。
瓷套现场见证要求瓷件密封面表面粗糙度、形位公差及外观应符合制造厂技术条件，例行内水压试验、弯曲试验应符合技术要求。绝缘子现场见证要求材质检验，拉力强度取样试验，例行工频耐压试验，局部放电试验，检查环氧浇筑工艺，电性能试验应符合产品技术要求。绝缘拉杆现场见证机械强度取样试验、例行工频耐压试验，局部放电试验应符合技术要求。灭弧室现场见证触头质量、喷嘴材料进厂验收，应符合制造厂技术条件。传动件（包括连板、杆等）需要见证材质杆棒拉力强度测定、零件硬度测定等文件资料，操作机构无变形、无卡涩，操作特性应满足产品技术要求。传动箱、罐体现场见证焊缝探伤检查、密封性试验、水压试验。
220kV及以上电压等级的高压开关设备应进行监造和出厂验收。GIS盘式、支持绝缘子材质、外观及尺寸检查、机械性能试验合格；触头、防爆膜机械尺寸符合要求，射线检验合格；外壳、出线套管水压试验及材质、焊接质量和探伤试验合格；监造期间考察生产导、地线、金具原材料需有检验合格报告并符合相关的技术要求。金具除进行抽样试验外，必要时可进行部分型式试验项目，制造厂应提供加工图纸。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆杆塔材质使用、试组装、镀锌工艺、焊接质量满足相应规程要求。新型杆塔须有真型试验报告。生产绝缘子原材料和外购件须有检验合格报告并符合相应质量技术要求，长棒型瓷绝缘子应进行超声波探伤检查。绝缘子出厂验收时核对产品合格证，按照产品标准审查产品试验报告和有关技术资料，试验报告规范，试验结论正确。
4 安装和投产验收阶段
互感器、耦合电容器、高压电容式套管安装应严格按GB 50148和产品的安装技术要求进行，确保设备安装质量。电流互感器一次端子所承受的机械力不应超过制造厂规定的允许值，其电气联结应接触良好，防止产生过热性故障。应检查膨胀器外罩、将军帽等部位密封良好，联结可靠，防止出现电位悬浮。互感器二次引线端子应有防转动措施，防止外部操作造成内部引线扭断。气体绝缘的电流互感器安装时，密封检查合格后方可对互感器充SF6气体至额定压力，静置1h后进行SF6气体微水测量。气体密度继电器必须经校验合格。电容式电压互感器配套组合要和制造厂出厂配套组合相一致，严禁互换。电容式套管安装时注意处理好套管顶端导电连接和密封面，检查端子受力和引线支承情况、外部引线的伸缩情况，防止套管因过度受力引起密封破坏渗漏油；与套管相连接的长引线，当垂直高差较大时要采取引线分水措施。投产验收时重点监督各项交接试验项目齐全、合格；设备外观检查无异常；油浸式设备无渗漏油；SF6设备压力在允许范围内；变压器套管油位正常，油浸电容式穿墙套管压力箱油位符合要求；复合外套设备的外套、硅橡胶伞裙规整，无开裂、变形、变色等现象；接地规范、良好。7.5kV及以上电压等级断路器的绝缘拉杆在安装前必须进行外观检查，不得有开裂起皱、接头松动和超过允许限度的变形。
断路器应固定牢靠，外表清洁完整；动作性能应符合产品技术文件的规定；电气连接应可靠且接触良好；断路器及其操动机构的联动应正常，无卡阻现象；分、合闸指示应正确；辅助开关动作应正确可靠；密度继电器的报警、闭锁定值应符合产品技术文件的要求；电气回路传动应正确；六氟化硫气体压力、泄漏率和含水量应符合GB 50150及产品技术文件的规定；接地应良好，接地标识清楚；隔离开关操动机构、传动装置、辅助开关及闭锁装置应安装牢固，动作灵活可靠；分合闸限位正确、位置指示正确；合闸时三相不同期值应符合产品技术文件要求；相间距离及分闸时触头打开角度和距离，应符合产品技术文件要求；触头应接触紧密良好，接触尺寸应符合产品技术文件要求。真空断路器和高压开关柜电气连接应可靠接触；绝缘部件、瓷件应完好无损；真空断路器与操动机构联动应正常、无卡阻；分、合闸指示应正确；辅助开关动作应准确、可靠。高压开关柜应具备电气操作的“五防”功能；高压开关柜所安装的带电显示装置应显示正确；GIS应安装牢靠、外观清洁，动作性能应符合产品技术文件的要求。螺栓紧固力矩应达到产品技术文件的要求。电气连接应可靠、接触良好。GIS中的断路器、隔离开关、接地开关及其操动机构的联动应正常、无卡阻现象；分合闸指示应正确；辅助开关及电气闭锁应动作正确、可靠；密封继电器的报警闭锁值应符合规定，电气回路传动应正确；六氟化硫气体漏气率和含水量应符合相关标准和产品技术文件的规定。
封闭母线投产验收时，应检查金属构件加工、配置、螺栓连接、焊接等应符合现行标准的有关规定，焊缝应探伤检查合格；所有螺栓、垫圈、闭口销、锁紧销、弹簧垫圈、锁紧螺母等应齐全、可靠；母线配制及安装架设应符合设计规定，且连接正确，螺栓紧固，接触可靠；相间及对地电气距离符合要求；瓷件应完整、清洁；铁件和瓷件胶合处均应完成无损；相色正确，接地良好。所有设备投产验收时应提交基建阶段的全部技术资料和文件。
5 运行维护阶段
主要设备的正常巡视检查应每班不少于一次，夜间闭灯巡视应每周不少于一次；无人值班变电站按有关部门批准的巡视规定进行，夜间闭灯巡视每月不少于一次。新安装或大修后投运的设备，应缩短巡视周期，运行72h后转入正常巡视；特殊运行时，如过负荷，带缺陷运行等；恶劣气候时，如异常高、低温季节，高湿度季节应加强巡视。
运行中互感器、高压套管发生异常现象时，应对其处理进行监督：瓷套、复合绝缘外套表面有放电现象应及时处理；运行中存在渗漏油的互感器、电容器、油浸电容式高压套管，应根据情况限期处理；严重漏油及电容式电压互感器电容单元渗漏油应立即停止运行；已确认存在严重内部缺陷的互感器、电容器、高压套管应及时进行更换；复合绝缘外套电流互感器、高压套管出现外护套破例，硅橡胶伞裙严重龟裂，严重老化变色，失去憎水性时，应该及时停止运行进行更换；运行中温度异常的互感器、高压套管应该及时停电处理。现场无法处理的故障或已对绝缘造成损伤时，应该进行更换。运行中温度异常的电容器、环氧浇注式互感器应该及时进行更换，避免长期存在缺陷造成事故；电容式变压器套管备品应该在库房垂直存放，存放时间超过一年的备品使用时应进行局部放电试验、额定电压下介质损检测和油中溶解气体色谱分析，试验合格后方可使用。
SF6断路器每天当班巡视不少于一次，无人值班的按照现场运行规程执行；断路器各部分及管道无异声（漏气声、振动声）及异味，管道夹头正常；套管无裂痕，无放电声和电晕；引线连接部位无过热、引线弛度适中；断路器分、合位置指示正确，并和当时实际运行工况相符；罐式断路器应检查防爆膜有无异状；机构箱密封良好；防雨、防尘、通风、防潮及防小动物进入等性能良好，内部干燥清洁；液压操动系统的油系统液位和油泵的起动次数、打压时间。
定期检查分合闸缓冲器，防止由于缓冲器性能不良使绝缘拉杆在传动过程中受冲击，同时应加强监视分合闸指示器与绝缘拉杆相连的运动部件相对位置有无变化；定期检查断路器操动机构分合闸脱扣器的低电压动作特性，防止低电压动作特性不合格造成拒动或误动；未加装汽水分离装置和自动排污装置的气动操作机构应定期放水；每年对断路器安装地点的母线短路容量与断路器铭牌作一次校核。
隔离开关巡视检查外绝缘、瓷套表面无严重积污，运行中不应出现放电现象；瓷套、法兰不应出现裂纹、破损或放电烧伤痕迹；涂敷RTV涂料的瓷外套涂层不应有缺损、起皮、龟裂。操动机构各连接拉杆无变形；轴销无变位、脱落；金属部件无锈蚀。
真空断路器和高压开关柜巡视重点检查分、合位置指示正确，并与当时实际运行工况相符；支持绝缘子无裂痕及放电异声；引线接触部分无过热，引线弛度适中。
断路器的各连接拐臂、联板、轴、销进行检查，如发现弯曲、变形或断裂，应找出原因，更换零件并采取预防措施液压（气动）机构分、合闸阀的阀针应无松动或变形，防止由于阀针松动或变形造成断路器拒动；分、合闸铁芯应动作灵活，无卡涩现象，以防拒分或拒合。断路器操动机构检修后应检查操动机构脱扣器的动作电压是否符合30％和65％额定操作电压的要求。在80％（或85％）额定操作电压下，合闸接触器是否动作灵活且吸持牢靠。
隔离开关应按现场检修规程规定的检修周期进行检修，不超期；绝缘子表面应清洁；瓷套、法兰不应出现裂纹、破损；涂敷RTV涂料的瓷外套憎水性良好，涂层不应有缺损、起皮、龟裂；主触头接触面无过热、烧伤痕迹，镀银层无脱落现象；回路电阻测量值应符合产品技术文件的要求；操动机构分合闸操作应灵活可靠，动静触头接触良好；传动部分应无锈蚀、卡涩，保证操作灵活；操作机构线圈最低动作电压符合产品技术文件的要求；应严格按照有关检修工艺进行调整与测量，分、合闸均应到位。高压支柱绝缘子应定期进行探伤检查。用红外热像仪测量各连接部位、断路器、刀闸触头等部位。
定期开展封母绝缘子密封检查和绝缘子清扫工作。监视金属封闭母线导体及外壳，包括外壳报接头连接螺栓及多点接地处的温度和温升，外壳及支持结构的金属部分应可靠接地。如果安装了封闭母线泄水设备，应定期排水。根据运行情况对支柱绝缘子、悬式绝缘子和合成绝缘子定期开展探伤试验。劣化绝缘子及时更换自爆及低、零值的绝缘子；当盘形悬式瓷、玻璃绝缘子在投运2年内的年均劣化率（自爆率）大于0.04%、2年后检测周期内年均劣化率（自爆率）大于0.02%或机电（械）性能明显下降时，应分析原因，并采取相应措施。根据运行经验，当瓷绝缘子劣化率、玻璃绝缘子自爆率过高时，应考虑将整批绝缘子进行更换。
电缆槽盒、支架及保护管等金属构件的接地是否完好，接地电阻是否符合要求；支架有否严重腐蚀、变形或断裂脱开；电缆的标志牌是否完整、清晰；用红外热像仪检测电缆终端和非埋式电缆中间接头、瓷套表面、交叉互联箱、外护套屏蔽接地点等部位。
6 结论
在发电企业，互感器、避雷器、耦合电容器等设备的套管、绝缘子、气体绝缘金属封闭开关设备（GIS/HGIS）、电力电缆线路、接地装置等设备一般是电气专业主管的设备，但是电气专业一般不进行金属部件的无损检测，基本上由机械或金属专业来完成。因此，机械或金属专业有必要了解这些设备在实际运行中的功能、作用，而电气专业需要了解其物理、化学性能及有关运行监督检验方面的知识，启示发电企业相关专业人员提高专业技能，更好的为电力生产保驾护航，为用户提供安全可靠的能源。
参考文献：
[1]DL/T 1051-2007. 电力技术监督导则[S]
[2]董吉谔. 电力金具手册（2010第三版）[M]. 中国电力出版社. 2010
作者简介：
覃献业（1980-），男，工程师，主要从事电力技术监督及技术服务。
论文作者:覃献业
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/22
标签：绝缘子论文; 套管论文; 断路器论文; 技术论文; 导线论文; 杆塔论文; 设备论文; 《河南电力》2018年16期论文;