電力變電運行設(shè)備發(fā)熱原因與預(yù)防措施研究

趙冬梅

摘要：變電運行中設(shè)備發(fā)熱故障的產(chǎn)生，不僅增大了設(shè)備運行電阻，使電能的損耗呈明顯上升趨勢，而且嚴(yán)重時甚至?xí)蚋邷負(fù)舸┙^緣線引發(fā)短路事故或火災(zāi)事故，造成電網(wǎng)大面積破壞、設(shè)備損壞，甚至人員的傷亡。近年來，變電運行中設(shè)備發(fā)熱故障正呈明顯上升趨勢，給設(shè)備的安全運行和供電的可靠性都提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為此，應(yīng)加強對變電運行中設(shè)備發(fā)熱原因和相應(yīng)防范對策的研究與探討，以確保整個電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：變電運行;設(shè)備;發(fā)熱原因;對策

引言

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

1變電設(shè)備發(fā)熱原因

1.1電介質(zhì)的有功損耗

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

1.2接頭發(fā)熱原因分析

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

1.3隔離開關(guān)發(fā)熱原因分析

各種高壓隔離開關(guān)發(fā)熱主要原因：1）觸頭導(dǎo)電回路過熱。發(fā)生導(dǎo)電回路異常發(fā)熱現(xiàn)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(guān)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(huán)，最終造成燒損，這是造成觸頭發(fā)熱的主要原因。b.隔離開關(guān)在設(shè)計時末考慮受到環(huán)境和散熱條件的影響而增加開關(guān)容量，使得隔離開關(guān)在實際運行中溫升過高，加上檢測上的死角，發(fā)熱處沒進行及時處理，引起刀閘觸頭熔焊現(xiàn)象。c.隔離開關(guān)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(fā)熱的原因。2）開關(guān)進出線端與母排連接處發(fā)熱。近年在進行的測溫過程中，開關(guān)與母排接線處發(fā)熱情況明顯增多，并且上升的趨勢明顯，發(fā)熱點溫度上升比較快的特點。

2電力變電運行設(shè)備發(fā)熱原因的預(yù)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(rèn)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(zhì)母線的彈性系數(shù)一般較小，當(dāng)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(xiàn)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(yán)格執(zhí)行導(dǎo)線連接安裝技術(shù)規(guī)范

1）安裝人員應(yīng)在施工中嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)技術(shù)規(guī)范和工藝標(biāo)準(zhǔn)。特別是接頭壓接前要涂導(dǎo)電膏以增加導(dǎo)電強度，壓接時要均勻?qū)ΨQ。2）對于新安裝設(shè)備，要認(rèn)真進行驗收檢查，按照三級驗收制嚴(yán)把驗收關(guān)。對于重要部位接頭，還應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shù)

紅外測溫技術(shù)是變電運行中設(shè)備檢測的一種非常有效的技術(shù)手段，近年來在我國電力行業(yè)中尤其是設(shè)備發(fā)熱故障的檢測中有著廣泛的應(yīng)用。紅外測溫技術(shù)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(shè)備是否出現(xiàn)發(fā)熱故障，還能定量的體現(xiàn)發(fā)熱故障的嚴(yán)重性。紅外測溫技術(shù)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(yīng)用中，應(yīng)利用紅外測溫技術(shù)對變電運行設(shè)備進行至少每季度一次的檢查與觀測，并與歷次檢查結(jié)果和近期設(shè)備負(fù)荷情況進行分析與對比，如發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)將該設(shè)備列入重點監(jiān)控對象，如發(fā)現(xiàn)溫度上升超過規(guī)定值時，還應(yīng)立即進行處理。

結(jié)語

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

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