電力變電運行設備發熱原因與預防措施研究

趙冬梅

摘要：變電運行中設備發熱故障的產生，不僅增大了設備運行電阻，使電能的損耗呈明顯上升趨勢，而且嚴重時甚至會因高溫擊穿絕緣線引發短路事故或火災事故，造成電網大面積破壞、設備損壞，甚至人員的傷亡。近年來，變電運行中設備發熱故障正呈明顯上升趨勢，給設備的安全運行和供電的可靠性都提出了嚴峻的挑戰。為此，應加強對變電運行中設備發熱原因和相應防范對策的研究與探討，以確保整個電力系統的安全、穩定運行。

關鍵詞：變電運行;設備;發熱原因;對策

引言

目前在電力系統中，變電站電氣設備發熱是較為常見的故障，越來越受到廣大運行人員的關注。因為此問題將直接影響到電力系統運行的安全性。所以在變電站運行時，需要及時發現電氣設備發熱的情況，并根據發熱的原因進行清除及修復，從而使變電站處于正常的運行狀態下。這不僅可以保證設備的穩定運行，同時對降低變電站的維修成本和提高供電的質量將起到非常重要的作用。

1變電設備發熱原因

1.1電介質的有功損耗

由固體、液體或氣體等電介質材料構成的絕緣結構是高壓電器設備中不可缺少的重要部分。金屬導電材料和電介質絕緣材料是所有電氣設備不可缺少的兩個組成部分。同樣導電體周圍的電介質在交變電場的作用下會產生能量消耗，通常稱為介質損耗，其損耗功率表示為： 式中：P為電介質的有功損耗（W）;ω為交變電源的角頻率;C為介質的等值電容值（F）;tanδ為絕緣介質損耗因數或介質損耗角正切值。由上式可知，介質損耗與承受的電壓平方成正比，與導體所通過的電流無關。由此可知，電氣設備只要加上電壓，即使不輸送電流，也會產生介質損耗。當絕緣介質的絕緣性能變壞時，會引起介質損耗增大，有功損耗增加，設備運行溫度升高。引起絕緣介質材料損耗增大的主要原因有：（1）固體絕緣材料質量不佳或老化，例如電氣設備的絕緣材料質量不佳，絕緣性能達不到標準要求，或者在長期運行中由于高溫與氧化作用而發生老化，甚至出現開裂、脫落、斷裂、變軟、變脆、分解或進水受潮等。（2）液體或氣體介質質量不符合標準要求，或密封不嚴，出現進氣或進水受潮，或受電器內部高溫和局部放電的影響，電介質材料本身發生化學變化，例如絕緣油受熱氧化，產生雜質。（3）電介質在交變電場作用下由于電導引起損耗，對于工程用液體介質而言，其電導率主要取決于兩個因素：一是雜質，二是溫度。例如變壓器運行一段時間后，會產生很多雜質，這是由于受潮、固體纖維脫落以及油本身的化學分解等原因引起的。這些雜質使油的電導率大大增加，其中以水分的影響最為明顯。因此電介質的有功損耗引起介質性能劣化過程比導體接觸面的惡性循環過程更快、更危險。

1.2接頭發熱原因分析

正常情況下，接頭在通過電流時均會產生熱量，使接頭出現溫升。通常情況，位于戶外的接頭溫度與周圍環境溫差不宜超過5℃，一旦超過應加以警惕。且變電運行中設備的每種接頭都有規定的最高長期工作溫度和允許溫升，一旦超過相應數值即可被認為是發熱故障，并需要對其進行處理。引發接頭發熱的原因主要有以下幾個方面：（1）外界環境因素變電運行中設備接頭發熱與外部環境的影響有著密切的聯系，惡劣的環境將加速設備接頭發熱故障的發生。一方面，如設備與導線的連接處縫隙較大，在日夜溫差較大、風霜雨雪多的地區，則非常容易受到外界環境因素的影響，而加速接觸面結垢與氧化程度，導致接頭發熱;另一方面，則是由于設備受到硫化（SO2）等氣體的腐蝕，并產生電化學作用，使設備接觸面減小而引發接頭發熱。（2）設計選型因素設計選型因素主要包括了：沒有嚴格根據設計標準選型，導致所選用的構件型號偏小，無法滿足設備在實際運行中對容量的需要，而因長期過載出現發熱故障;在設計過程中沒有結合現場實際情況，一些扭轉、彎曲金屬排多是由現場施工人員自定，而導致連接部位出現接觸不良的情況。

1.3隔離開關發熱原因分析

各種高壓隔離開關發熱主要原因：1）觸頭導電回路過熱。發生導電回路異常發熱現象，a.由于動、靜觸頭、觸指壓緊彈簧疲勞、特性變壞，動、靜觸頭、觸指單邊接觸以及長期運行接觸電阻增大而造成的。運行中由于動、靜觸頭、觸指壓緊彈簧長期受壓縮，一旦隔離開關處在大電流的回路中，溫升值過高，就會使其彈性變差，磁鎖板變形，惡性循環，最終造成燒損，這是造成觸頭發熱的主要原因。b.隔離開關在設計時末考慮受到環境和散熱條件的影響而增加開關容量，使得隔離開關在實際運行中溫升過高，加上檢測上的死角，發熱處沒進行及時處理，引起刀閘觸頭熔焊現象。c.隔離開關隨著運行年限的逐年增加，在加上觸頭鍍銀層工藝差、易磨損露銅，接觸面臟污，觸頭插入不夠，接觸面壓力降低等也是造成發熱的原因。2）開關進出線端與母排連接處發熱。近年在進行的測溫過程中，開關與母排接線處發熱情況明顯增多，并且上升的趨勢明顯，發熱點溫度上升比較快的特點。

2電力變電運行設備發熱原因的預防措施研究

2.1控制緊固壓力

在進行接頭處理時，有些檢修人員認為連接螺栓時擰的越緊就越安全。因此他們在檢修時就會將連接螺栓擰的過緊。而實際上這是不對的，鋁質母線的彈性系數一般較小，當母線的壓力達到一個臨界值，再加上所使用的材料強度較弱，外力不斷增加壓力的情況下，接觸面就會出現變形隆起。這樣不但不能增加接觸面積，反而使得接觸面積減少，造成接觸電阻增大。

2.2嚴格執行導線連接安裝技術規范

1）安裝人員應在施工中嚴格執行有關技術規范和工藝標準。特別是接頭壓接前要涂導電膏以增加導電強度，壓接時要均勻對稱。2）對于新安裝設備，要認真進行驗收檢查，按照三級驗收制嚴把驗收關。對于重要部位接頭，還應測試接頭接觸電阻和進行溫升試驗。無論何種連接接頭，接頭測試電阻值均不應大于同長度的原金屬電阻值的1.2倍;在通過額定電流時，接頭溫度不應超過10℃。達不到以上要求的接頭必須報廢重新制作。

2.3有效利用紅外測溫技術

紅外測溫技術是變電運行中設備檢測的一種非常有效的技術手段，近年來在我國電力行業中尤其是設備發熱故障的檢測中有著廣泛的應用。紅外測溫技術具有實時觀測、不接觸、操作簡便、掃描成像范圍大、速度快等特點，不僅能夠定性反映設備是否出現發熱故障，還能定量的體現發熱故障的嚴重性。紅外測溫技術的判斷方法主要有，表面溫度判斷法、相對溫差判斷法、同類比較法、熱譜圖分析法等。在實際應用中，應利用紅外測溫技術對變電運行設備進行至少每季度一次的檢查與觀測，并與歷次檢查結果和近期設備負荷情況進行分析與對比，如發現問題，應將該設備列入重點監控對象，如發現溫度上升超過規定值時，還應立即進行處理。

結語

電力生產事故無大小，由于電氣設備發熱的現象在電力生產中比較常見，因此相關維護人員對這一類的故障缺陷的認識也不是很深刻。一次很小的發熱現象可能給電力安全生產帶來相當大的危害。因此，必須努力降低電氣設備的發熱，尤其是接頭的發熱率，消除電力設備的發熱缺陷，這樣才能確保電力設備的安全穩定的運行。

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