2022风机叶片避雷线接头故障分析与可靠性提升

空白演示在此输入您的封面副标题恶劣环境下叶片避雷线接头故障分析与可靠性提升目录

2019年8月伊春

风电设备接头故障1

电接触机理分析2

接头故障解决方案3

电力复合脂应用与评价4

总结51、风电叶片遭受雷击破坏1、风电设备接头故障

风电叶片避雷线烧毁的线鼻子接头烧蚀引起叶片起火风电叶片遭受雷击破坏风电变流器接头烧毁母线槽烧毁电缆接头烧毁1、风电接头分类及部位

风电场接头部位分类避雷系统（括接闪器、电缆、导电记录卡、电缆根部连接）风电设备及配套设备（发电机，逆变器，升压器，送变电工程）二次控制回路1、风电叶片避雷系统连接部位

叶片顶端接闪器侧端接闪器结构叶片引流线汇流侧端接闪器内部连接侧端外部接闪器1.腐蚀环境下接闪器材料对电阻特性的影响

3000小时的中性盐雾试验结果侧端接闪器1、风电场电气主电气系统示意图：风机叶轮传动装置发电机变流器机组升压变压升压站中的配电装置升压站中的升压变压器升压站中的高压配电装置架空线路1.风机内部部分接头部位断路器可控硅端子排动力电缆电机接触器端子排连接管接地扁铁1.风电场变电/配电设备接头并联电容器电抗器跌落式熔断器户外GIS电器变压器35kV软母线隔离开关成套组合开关1、电力接头发热烧蚀概述

特高压工程接头故障2014年114处接头发热，停运11次2019年6月扎鲁特-青州3点发热，被迫停运1、电接头发热概述

超高压站故障统计广州安徽湘西2010-2011年超高压输电公司广州局辖属的5个重要变电站共发生接头发热缺陷101起。【石延辉，南方电网技术，2013,7,(2)】2013-2015年，安徽省电力检修公司管辖500kV及以上变电站一次设备共发生设备发热缺陷159起。【刘光武，安全用电，2009,（1):37】2004-2008年，湘西电网变电站通过红外检测发现变电设备发热缺陷190

起。【阚泽，山东电力技术，2016,（7):29】1、接头发热概述

实例1：特高压隔离开关软连接发热1、接头发热概述

实例2：电容器及电抗器连接发热1、接头发热概述

实例3：CT变比连板发热AB1、接头发热概述

实例4：3503断路器AC相法兰接头发热AC1、接头发热概述

实例5：高压线路接头发热110kV接续管110kV线夹220kV线夹1、接头故障概述

实例6：导线接续管未压区膨胀开裂接续管内部锈蚀接续管膨胀鼓包

浙江省电力公司管辖500kV及以上交、直流输电线路共计9793.5km，接续管数量达数万只。2015年检修发现导线连续管未压区有膨胀鼓包现象，大大降低了导线接续管的抗拉强度，有可能造成断线倒塔事故，严重危及线路安全运行。【朱迪锋，电力科技,2016(9):166】原因分析主观因素设计考虑不足安装工艺问题金具质量问题客观因素连接面实际接触面积不足导体表面氧化、腐蚀导体表面的电损伤、自松动微震磨损松动保护材料问题192、接头发热机理分析

2、电连接发热机理分析

（1）接触电阻机理金属氧化膜接触面间隙电流线收缩接触电阻显微镜下接触面形貌接触模型电接触4要素：主要过电部位为螺栓紧固部位超过90%2023-09-29收缩电阻单点接触材料弹性特性2、电连接发热机理分析

（1）接触电阻机理接触面积接触压力硬度收缩电阻电阻率接触点直径2、接头发热机理分析

（2）腐蚀电偶腐蚀环境腐蚀腐蚀气体腐蚀液体混合腐蚀等异金属电解质形成回路银：0.799V铜：0.337V铝：-1.663V铁：-0.037V锡：-1.136V常用金属电极电位：锡：SnO2，白锡≥13.2℃≥灰锡（导电）（不导电）2、电连接发热机理分析

（3）接触表面的电蚀（电子缺失引起）电流温升损伤图（125Aac，4hr）铜电子迁移损耗各阶段的SEM图（2.1X106A/cm2at400℃）2、接头发热机理分析

（4）微振、磨损、自松动微振来源：风、冰、低温等气象条件引起的输电导线舞动，电气设备的自身固有频率振动等2、电连接发热机理分析

（5）保护材料问题未使用保护材料（发生氧化）使用劣质导电膏（干裂，老化）3、接头发热故障解决方案

使用优质电力复合脂改进电连接金具结构提高材料表面抗腐蚀性变色测温贴片-跟踪监测易操作、易观察、低成本温度监测系统—实时监测

如何快速有效地治理接头故障监测发热4、电力复合脂应用与评价

电力复合脂介绍始于19世纪40年代的欧洲法国“电接触用油脂”日本“导电脂”中国“电力复合脂”或“导电膏”美国“抗氧化剂”作用：

用于预防电接触中静密点运行中过热，把静密点氧化问题解决在萌芽状态。4、电力复合脂应用与评价

电力复合脂应用规定压缩接头制造商应使用一种能增加电接触、防腐蚀、机械保持力的脂指标苛刻要求严格

4、电力复合脂应用与评价

电力复合脂应用规定4、电力复合脂应用与评价

电力复合脂应用规定施耐德需谨慎选择保持稳定接触电阻的脂异金属之间的电化学腐蚀会导致接触劣化脂能降低接触电阻，但必须要经过严格的测试以确保对电接触没有长期使用的风险4、电力复合脂应用与评价

国内电力脂使用普遍存在问题4、电力复合脂应用与评价

试验研究分析加速稳定性实验高温加速实验接触电阻vs.压力实验大电流温升实验高低温交变实验湿度循环实验盐雾腐蚀实验握力实验户外使用长期稳定性实验4、电力复合脂应用与评价

①加速稳定性实验10000r/min20min高速离心机(3-18N)分层析油无析出无分层劣质优质4、电力复合脂应用与评价

②高温加速实验200℃，30分钟

外形保持，柔腻如初油脂析出干裂变形油脂流淌完全流淌4、电力复合脂应用与评价

②高温加速实验抗氧化性4、电力复合脂应用与评价

②高温加速实验智能回路电阻测试仪测试过程急速增大（80倍、25倍）变化很小4、电力复合脂应用与评价

②高温加速实验高温蒸发损失4、电力复合脂应用与评价

③接触电阻vs.压力优质电力复合脂可抑制松动和应力疲劳引起的接触电阻上升4、电力复合脂应用与评价

④大电流温升实验SDDL-6000Q大电流发生器500A电流下，铝-铝30*30mm母排接头的温升试验4、电力复合脂应用与评价

⑤高低温交变实验在温度交变环境下，优质电力复合脂能有效地使接触电阻维持在较低水平，提升连接器寿命。执行标准：GB/T2423.4电工电子产品环境试验Db：交变湿热试验方法4、电力复合脂应用与评价

⑥湿度循环实验优质电力复合脂在湿度环境下能有效保持接触电阻稳定执行标准：GBT2423.4-2008《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db：交变湿热(12h＋12h循环)》4、电力复合脂应用与评价

⑦酸性盐雾腐蚀实验盐雾试验箱优质电力复合脂具有优异的抗盐雾腐蚀性能执行标准：ASTMB117-03《StandardPracticeforOperatingSaltSpray(Fog)Apparatus》GB/T

6461-2002《金属基本体上金属和其它无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》4、电力复合脂应用与评价

⑦酸性盐雾腐蚀实验（1440h）国网互联电力脂进行1440h铜加速盐雾试验国家轨道交通高分子检测中心（CMA，CNAS认证）4、电力复合脂应用与评价

⑧雷击试验IEC61400-24200kA丹麦GLPS实验室（非专业脂，打火）西安爱邦电磁（互联电力脂，未打火，未喷射）打火点4、电力复合脂应用与评价

⑨户外长期稳定性隔离开关电力脂稳定考核隔离开关GW4-72.5/2000房山紫草坞站（2009）台头变电站（2014）4、电力复合脂应用与评价

合格电力脂与普通导电膏和凡士林的区别性能降电阻稳定性耐高低温性导电颗粒稳定性使用寿命合格电力脂小于1高阻隔性不分层，不干结高温不流；低温不裂-60℃~280℃导电颗粒本身不会氧化20年普通导电膏大于1，电阻逐步增大久置分层，高温流淌，干结；低温龟裂-10℃~80℃导电颗粒本身会氧化凡士林远大于1中高温流淌0~54℃无导电颗粒4、电力复合脂应用与评价

案例1–机身避雷系统案例2–叶片叶片避雷4、电力复合脂应用与评价

案例