电力变电运行设备发热原因与预防措施研究

赵冬梅

摘要：变电运行中设备发热故障的产生，不仅增大了设备运行电阻，使电能的损耗呈明显上升趋势，而且严重时甚至会因高温击穿绝缘线引发短路事故或火灾事故，造成电网大面积破坏、设备损坏，甚至人员的伤亡。近年来，变电运行中设备发热故障正呈明显上升趋势，给设备的安全运行和供电的可靠性都提出了严峻的挑战。为此，应加强对变电运行中设备发热原因和相应防范对策的研究与探讨，以确保整个电力系统的安全、稳定运行。

关键词：变电运行;设备;发热原因;对策

引言

目前在电力系统中，变电站电气设备发热是较为常见的故障，越来越受到广大运行人员的关注。因为此问题将直接影响到电力系统运行的安全性。所以在变电站运行时，需要及时发现电气设备发热的情况，并根据发热的原因进行清除及修复，从而使变电站处于正常的运行状态下。这不仅可以保证设备的稳定运行，同时对降低变电站的维修成本和提高供电的质量将起到非常重要的作用。

1变电设备发热原因

1.1电介质的有功损耗

由固体、液体或气体等电介质材料构成的绝缘结构是高压电器设备中不可缺少的重要部分。金属导电材料和电介质绝缘材料是所有电气设备不可缺少的两个组成部分。同样导电体周围的电介质在交变电场的作用下会产生能量消耗，通常称为介质损耗，其损耗功率表示为： 式中：P为电介质的有功损耗（W）;ω为交变电源的角频率;C为介质的等值电容值（F）;tanδ为绝缘介质损耗因数或介质损耗角正切值。由上式可知，介质损耗与承受的电压平方成正比，与导体所通过的电流无关。由此可知，电气设备只要加上电压，即使不输送电流，也会产生介质损耗。当绝缘介质的绝缘性能变坏时，会引起介质损耗增大，有功损耗增加，设备运行温度升高。引起绝缘介质材料损耗增大的主要原因有：（1）固体绝缘材料质量不佳或老化，例如电气设备的绝缘材料质量不佳，绝缘性能达不到标准要求，或者在长期运行中由于高温与氧化作用而发生老化，甚至出现开裂、脱落、断裂、变软、变脆、分解或进水受潮等。（2）液体或气体介质质量不符合标准要求，或密封不严，出现进气或进水受潮，或受电器内部高温和局部放电的影响，电介质材料本身发生化学变化，例如绝缘油受热氧化，产生杂质。（3）电介质在交变电场作用下由于电导引起损耗，对于工程用液体介质而言，其电导率主要取决于两个因素：一是杂质，二是温度。例如变压器运行一段时间后，会产生很多杂质，这是由于受潮、固体纤维脱落以及油本身的化学分解等原因引起的。这些杂质使油的电导率大大增加，其中以水分的影响最为明显。因此电介质的有功损耗引起介质性能劣化过程比导体接触面的恶性循环过程更快、更危险。

1.2接头发热原因分析

正常情况下，接头在通过电流时均会产生热量，使接头出现温升。通常情况，位于户外的接头温度与周围环境温差不宜超过5℃，一旦超过应加以警惕。且变电运行中设备的每种接头都有规定的最高长期工作温度和允许温升，一旦超过相应数值即可被认为是发热故障，并需要对其进行处理。引发接头发热的原因主要有以下几个方面：（1）外界环境因素变电运行中设备接头发热与外部环境的影响有着密切的联系，恶劣的环境将加速设备接头发热故障的发生。一方面，如设备与导线的连接处缝隙较大，在日夜温差较大、风霜雨雪多的地区，则非常容易受到外界环境因素的影响，而加速接触面结垢与氧化程度，导致接头发热;另一方面，则是由于设备受到硫化（SO2）等气体的腐蚀，并产生电化学作用，使设备接触面减小而引发接头发热。（2）设计选型因素设计选型因素主要包括了：没有严格根据设计标准选型，导致所选用的构件型号偏小，无法满足设备在实际运行中对容量的需要，而因长期过载出现发热故障;在设计过程中没有结合现场实际情况，一些扭转、弯曲金属排多是由现场施工人员自定，而导致连接部位出现接触不良的情况。

1.3隔离开关发热原因分析

各种高压隔离开关发热主要原因：1）触头导电回路过热。发生导电回路异常发热现象，a.由于动、静触头、触指压紧弹簧疲劳、特性变坏，动、静触头、触指单边接触以及长期运行接触电阻增大而造成的。运行中由于动、静触头、触指压紧弹簧长期受压缩，一旦隔离开关处在大电流的回路中，温升值过高，就会使其弹性变差，磁锁板变形，恶性循环，最终造成烧损，这是造成触头发热的主要原因。b.隔离开关在设计时末考虑受到环境和散热条件的影响而增加开关容量，使得隔离开关在实际运行中温升过高，加上检测上的死角，发热处没进行及时处理，引起刀闸触头熔焊现象。c.隔离开关随着运行年限的逐年增加，在加上触头镀银层工艺差、易磨损露铜，接触面脏污，触头插入不够，接触面压力降低等也是造成发热的原因。2）开关进出线端与母排连接处发热。近年在进行的测温过程中，开关与母排接线处发热情况明显增多，并且上升的趋势明显，发热点温度上升比较快的特点。

2电力变电运行设备发热原因的预防措施研究

2.1控制紧固压力

在进行接头处理时，有些检修人员认为连接螺栓时拧的越紧就越安全。因此他们在检修时就会将连接螺栓拧的过紧。而实际上这是不对的，铝质母线的弹性系数一般较小，当母线的压力达到一个临界值，再加上所使用的材料强度较弱，外力不断增加压力的情况下，接触面就会出现变形隆起。这样不但不能增加接触面积，反而使得接触面积减少，造成接触电阻增大。

2.2严格执行导线连接安装技术规范

1）安装人员应在施工中严格执行有关技术规范和工艺标准。特别是接头压接前要涂导电膏以增加导电强度，压接时要均匀对称。2）对于新安装设备，要认真进行验收检查，按照三级验收制严把验收关。对于重要部位接头，还应测试接头接触电阻和进行温升试验。无论何种连接接头，接头测试电阻值均不应大于同长度的原金属电阻值的1.2倍;在通过额定电流时，接头温度不应超过10℃。达不到以上要求的接头必须报废重新制作。

2.3有效利用红外测温技术

红外测温技术是变电运行中设备检测的一种非常有效的技术手段，近年来在我国电力行业中尤其是设备发热故障的检测中有着广泛的应用。红外测温技术具有实时观测、不接触、操作简便、扫描成像范围大、速度快等特点，不仅能够定性反映设备是否出现发热故障，还能定量的体现发热故障的严重性。红外测温技术的判断方法主要有，表面温度判断法、相对温差判断法、同类比较法、热谱图分析法等。在实际应用中，应利用红外测温技术对变电运行设备进行至少每季度一次的检查与观测，并与历次检查结果和近期设备负荷情况进行分析与对比，如发现问题，应将该设备列入重点监控对象，如发现温度上升超过规定值时，还应立即进行处理。

结语

电力生产事故无大小，由于电气设备发热的现象在电力生产中比较常见，因此相关维护人员对这一类的故障缺陷的认识也不是很深刻。一次很小的发热现象可能给电力安全生产带来相当大的危害。因此，必须努力降低电气设备的发热，尤其是接头的发热率，消除电力设备的发热缺陷，这样才能确保电力设备的安全稳定的运行。

参考文献

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