變電站運行設備發熱及監控方法

鄧云輝

摘要：無人值班變電站已經成為電力設備發展的趨勢，而電力設備發熱引發的事故則是這一發展方向中的技術難點。如何確保變電站在無人看管下的正常運行，避免電力負荷出現較大變化或是高溫天氣引發的設備過熱而導致事故，都是日常變電站維護工作中需要考慮到的問題。文章對引發變電站運行設備發熱的原因進行了分析，并提出了若干有效措施以加強對變電站運行設備的監控。

關鍵詞：變電站；運行設備；發熱監控；紅外測溫；示溫蠟片

中圖分類號：TM764文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）18

1變電站運行設備發熱的原因

電力設備發熱是變電站運行中的一大潛在威脅，如果不及時發現和處理，一旦發熱嚴重時，極有可能導致設備連接點燒斷，引發大面積停電、火災等危害。通過分析變電站實際運行中遇到的各種情況，發現當電力負荷變化較大、運行方式突然改變和持續高溫天氣時，電力設備的閘刀觸頭及連接點都較容易出現發熱等狀況。

在電能轉換為熱能的過程中，運動著的電子與導體內的分子會發生摩擦和碰撞，而導體內的分子通過碰撞可以獲得能量，使分子運動加快。而當電流流過金屬導體時，導體會出現發熱的現象，這也就是所謂的“熱效應”。由焦耳定律我們可以知道，在一定的通電時間t內，總的發熱量為：Q=0.24I2Rt。即導體的發熱情況與電流的平方比成正比，與其電阻成反比。同時由于電阻值跟導體的截面積成正比，因此導體的發熱量與導體的截面積也成正比。除此之外，變電站運行設備所處的散熱環境、導體的形狀和電流持續時間的長短等也都會影響到設備的發熱情況。據此，在實際生活中，變電站運行設備出現異常發熱情況往往由下列原因

所致：

首先是自然因素，由于變電站運行設備多置于露天環境，其閘刀觸頭等位置經常受到風吹日曬、冰凍雪融等自然條件的侵蝕，在長期的運行過程中，接頭位置很容易發生氧化和腐蝕而出現氧化膜，直接導致連接處接觸電阻增大，從而出現接觸不良。這種情況下，如果不及時進行處理，降低工作電流，接頭氧化腐蝕會進一步加劇，促使接頭電阻更大，局部溫度驟升，最終的結果是設備連接點被燒斷，引發事故。

其次是電流運行方式的突然變化，在單臺主變電站運行的情況下，如果電流的運行方式發生改變，會導致電流增大。這時需要及時掌握發熱情況，否則會導致變電站運行設備在不正常的運行方式下發生嚴重的事故，出現大范圍的停電，影響人們生活的正常進行。

2變電站運行設備發熱監控方法

為了防止變電站運行設備的電流連接點出現異常發熱或者解除不良等狀況，保證設備的健康運行，可以采取以下措施加強對設備的監控：

2.1周期性的紅外測溫診斷

目前所用的紅外測溫診斷主要分為點紅外測溫和紅外成像測溫兩種，但后者比前者的精確度更高，也較為方便，缺點是成本相對較高。不同地區可以根據實際情況來選擇具體的紅外測溫方法。

在紅外測溫中，需要注意如下問題：

2.1.1確定測溫周期

新投入的運行設備進行帶負荷測試，即將設備置于將來可能承載的負荷下進行測試，然后納入正常的測溫周期內。一般正常的測溫周期一年兩次，第一次為年度檢修，第二次是在高荷來臨前進行測試，如夏季高溫天氣到來之前。如果發現設備有問題，還應在檢修后補加一次測試。不過，如果遇到特殊情況，負荷增長，還應適當調整測試情況。

2.1.2選擇合適的檢測環境

紅外測溫盡量避免在惡劣天氣下進行，一方面可以保證測試人員的人身安全，另一方面可以保證測試數據的正常水平，測試時溫度一般應在0℃以上，濕度應保持在80﹪以下。如果在戶外進行紅外檢測，時間上應安排在日出之前、日落之后、陰天或晚上；如果檢測在戶內，應熄滅燈光進行。

2.1.3做好記錄

紅外測溫的情況應及時計入專門的工作卡內，對測溫當天的負荷電流、溫度和環境都應詳細記錄，以便于之后進行比較分析。

2.2示溫蠟片監控法

為確保變電設備的健康運行，應加強對變電站運行設備的監控管理，嚴格按照監控工作流程進行巡視測溫，為此可以采用示溫蠟片粘貼法進行。

首先，在運行設備大電流回路的各個連接點粘貼示溫蠟片，而室外電氣設備的大電流回路連接點，也應根據實際情況粘貼示溫蠟片；其次，應將示溫蠟片的粘貼情況納入設備驗收項目，確保粘貼齊全，對于缺漏地方應及時補貼；最后，示溫蠟片的粘貼應能準確直觀反映連接點的溫度，因此對于同一個變電所的同一級電壓等級處應粘貼同一種顏色的示溫蠟片，以方便觀察和記錄。對于開關柜內設備正常運行時不能觀察到的連接點，也需要粘貼示溫蠟片，可以利用停電的機會進行檢查。

定期觀察示溫蠟片的變化情況，及時進行測溫檢查。在檢查過程中，一旦發現柜內設備連接點的示溫蠟片出現熔化或者脫落狀況時，為了確保安全生產，必須及時打開柜門進行測溫，同時要做好相應的安全措施。

在異常天氣如高溫、嚴寒等條件下及電力負荷出現較大增長、電流運行方式發生突變等情況下，必須對相應的運行設備進行測溫檢測，尤其是大電流回路的連接點，應該進行針對性的重點檢查。

在運用示溫蠟片粘貼法的同時，還必須按照規定對運行設備進行定期的紅外測溫，檢測設備的發熱程度。在紅外測溫過程中，要嚴格按照規定的操作規范逐步進行并做好記錄。在測溫完成后，應將過往的檢查、測溫情況與近期的負荷進行比較分析，及時排查問題和隱患。

2.3發熱診斷方法

在對運行設備進行測溫檢查后，對于所測得的溫度，還應進行評估和診斷，判斷其是否處于安全范圍?？梢圆捎靡韵聝煞N診斷方法：

2.3.1同類比較法

這一方法主要分為以下幾個步驟：首先，在同一電氣回路中，如果三相電流對稱和三相設備相同時，比較三相電流致熱型設備對應部位的溫度上升值，從而判斷設備是否正常，若三相設備同時出現異常，可將其與同一回路的同一類設備進行比較；其次，如果三相負荷電流出現不對稱時，應該考慮負荷電流造成的影響；最后，對于型號規范相同的電壓致熱型設備，可以根據溫度上升值的差異來判斷設備是否正常。

2.3.2設備外部熱缺陷診斷

在對運行設備進行發熱診斷時，不僅應該注意到內部電流等造成的影響，還應注意到變電站運行設備外部存在的熱缺陷，可參照以下診斷表來進行判別：

不同的設備部分，檢測診斷的對象也各不相同：對于輸電線路和母線，重點是檢測導線的線夾及連接處；對于穿墻的套管，主要檢測其兩端的引線接點和支撐的鐵板；而對于一次設備接頭，應該側重檢測其外部的引流接頭和與其配套的接點線夾；至于隔離開關，主要檢測其兩端的頂帽接點、出現套管與導線的搭接處、由彈簧壓接的觸頭和動靜觸頭的連接處。

3結語

筆者通過調查某變電所自2003年采用該監控方法以來，共測溫785次，連續發現了220kV正母閘刀B相觸頭發熱，35kVA主變10kV開關柜內B相空芯套管接頭處發熱等10多處嚴重發熱點，并及時采取了有效的降溫措施。隨著人們生活電氣化程度的提升，用電需求越累越大，電力運輸超負荷的情況也成為常態。在這樣的現實條件下，變電站運行設備的安全與否直接關系到人民群眾的生活。因此，為了避免出現大面積、長時間的停電事故，保證電網的穩定運行，對變電站運行設備進行定期檢查測溫，分析設備過熱的具體原因并采取有效的控制措施顯得尤為重要。

參考文獻

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（責任編輯：文森）