變電站日常維護中的預防過熱故障分析

崔宗輝，田朱澤旭

(63787部隊，新疆 石河子 832000)

1 過熱故障原因分析

1.1 電氣設備發熱原理

電氣設備在工作中，由于電流、電壓的作用，導體中的電阻做工發熱(包括電阻損耗發熱、介質損耗發熱、鐵磁損耗發熱)。根據焦耳定律：Q=I2RT可知，造成電力設備發熱的原因有兩個：電流I、電路中的電阻R。因電力系統中導電回路的金屬導體都有相應的電阻，當通過負荷電流時，必然有一部分電能按楞次定律以熱損耗的形式消耗在電阻上，其發熱功率為P=KfI2R，其中，P為發熱功率，Kf為附加損耗系數[1]。

出現短路故障熱效應計算。根據IEC國際標準IEC 60865-1：2011《短路電流-效應計算 第一部分：定義和計算方法》和GB/T15544.1-2013《三相交流系統短路電流計算 第一部分：電流計算》適用于交流系統短路電流引起的熱效應(熱穩定)計算，主要用于剛性導體和軟導體的熱效應計算。高壓電器和開關設備是根據IEC 60865-1：1993(該標準對于電纜和絕緣導線不適用)中的計算方法進行熱效應計算[2]。短路電流在高壓電器及開關設備和導體中引起的熱效應：

1.2 過熱故障主要原因

導致電力設備在正常運行中產生發熱故障主要表現形式有兩個方面。

1.2.1 局部短時間大量發熱，導致線路、原件燒損產生故障

由發熱原理可知，電力系統中第一局部短時間大量發熱的原因有兩個：電流I、電路中的電阻R。電氣設備運行時，I電流突然增加，導致過熱故障的主要原因是短路引起的電流增大[3]。

主要引起短路過熱現象的主要原因包括：(1)絕緣老化或外界損傷絕緣層導致絕緣層被擊穿。(2)雷擊或超過絕緣材料等級的高電壓。(3)人員違規誤操作導致短路。

電氣設備運行時，電阻R增大，導致過熱故障的主要原因包括：(1)電力線路導體接觸面連接處因打火、銹蝕、接觸面氧化、積灰等現象，造成接觸面不平整，造成接觸電阻增大。(2)導體連接部位松動，主要表現形式有電力線纜連接處螺絲松動、線纜連接采用冷壓端子時未正確壓接導致松動、在具有分斷電路功能的元器件中導體連接部位的壓緊彈簧或分斷機構未能將導體連接部位緊密貼合。(3)電力設備在設計、制造過程中存在缺陷，個別環節連接不恰當，造成導體接觸面積過小，而通過電流又較大導致過熱故障。

1.2.2 受工作環境等因素影響

電力設備長時間運行，處于額定發熱范圍內，但工作環境等因素導致的散熱不良，大量功率損失，環境溫度上升，從而引起各類過熱故障。具體表現在：(1)散熱不良設備產生的熱量不能及時排出，不斷聚集導致設備超過其工作額定溫度。(2)負載端長時間滿負載甚至過負載運行，已有散熱條件滿足不了散熱條件導致過熱故障[4]。

2 變電站在運行與維護中應對發熱故障解決方案

2.1 應對局部發熱

(1)短路現象。短路是電力系統最為常見的過熱故障現象之一，防止絕緣層快速老化、人員誤操作是防止短路過熱故障的主要方向。日常的巡視維護過程中，通過兆歐表進行絕緣檢測就能發現絕緣不良、絕緣層老化等現象。根據不同的被測對象制定相應的絕緣預警值(根據不同溫度、濕度、設備工作環境等影響因素制定不同情況下的絕緣預警值)。一旦絕緣值低于絕緣預警值，就要找出原因。因設備表面受到污損、進水、浮塵堆積等現象導致的絕緣不良現象要及時清理；因設備絕緣層老化、絕緣子損壞開裂、電氣元器件損壞的要及時上報并更換；使用高電壓等級的兆歐表進行測量時，要注意避免將電路板元件損壞造成人為故障；測量高壓線路、大容量電容器時，要充分放電，避免出現操作人員人身傷害[5-6]。

(2)由于接觸面不平整，造成接觸電阻增大造成的過熱故障應對方法。在日常的巡檢維護中，對與電力連接點進行著重檢查，并用紅外測溫儀確認其工作溫度；檢修維護時，對于大電流接觸面要進行接觸電阻測試；對于出現超溫、破損、接觸面氧化、銹蝕、積灰等現象的連接點，要進行及時更換重新安裝；對于重點部位及易發生此類現象的部位，要加大巡視力度高度重視。

(3)導體連接部位松動造成的過熱故障應對方法。日常的巡檢維護中，對于電力連接點連接螺桿、螺帽、彈墊、防松墊片等，要進行著重檢查并用紅外測溫儀確認其工作溫度；出現超溫、斷裂、銹蝕、松動等情況時，要及時更換避免事故發生；更換時，緊固螺栓采用扭矩扳手按照規定扭矩緊固，防止出現緊固力矩不夠或過大造成連接松動或螺桿斷裂現象。

(4)電力設備在設計、制造過程中存在缺陷造成的過熱故障應對方法。在電力設備新裝、設計變更或者全面停電維護檢修后，要進行全工況溫度壓力實驗，對各電力連接點、主要電氣設備、電氣元件進行溫度測量；對于發生超溫現象的原件、連接點，要進行系統性分析；及時發現電力設備在設計、制造過程中存在的缺陷及個別環節連接不恰當的位置，并進行及時整改，消除過熱故障隱患。

(5)通過其他技術來準確發現發熱點，例如，紅外監控探頭實時監控，借助計算機收取數字化溫度信號，連接通信終端，準確、及時地進行溫度檢測。在發生溫度異常的第一時間就能通知人員進行應急處理。

2.2 應對大范圍環溫過高

2.2.1 應對設備散熱不良

當發生設備散熱不良時，主要檢查其自身散熱系統是否工作正常，排風口、散熱器是否被堵塞、散熱風機是否工作正常、散熱介質(如變壓器油、液冷)是否發生泄露等。

在日常的巡檢維護中，主要應對方法包括：(1)定期檢查各電力裝備散熱系統運轉是否正常。(2)定時清理導致散熱效率下降的積灰、雜物等。(3)檢查散熱介質(如變壓器油、液冷)是否發生泄露、變質嚴格按照檢修規程對散熱介質進行更換。(4)定期對輸電線路、主要電氣設備做全工況溫度壓力測試。

2.2.2 應對負載端時間過長

應對負載端長時間滿負載甚至過負載運行，已有散熱條件滿足不了散熱條件導致過熱故障。在日常的巡檢維護中，主要應對方法包括：(1)考慮減少負載；(2)增加其散熱能力考慮增加通風窗、空調等降低環境溫度，使各類設備達到額定工作溫度；(3)考慮增加系統容量或增設線路。

3 變電站在運行與維護中應對發熱故障對策

在運行與維護中，變電站應對發熱故障主要采取預防性措施，防患于未然，將損失降到最低，才能將平穩、安全運行。

3.1 壓實制度建設

對于電力系統的運行與維護來說，做好日常巡視工作，落實各項工作制度，是非常重要也是非常必要的，不僅能夠確保變電站日常正常運作，保證運維人員人身安全，而且也能將變電站發生的故障隱患及時暴露出來，在日常巡檢中發現一點一滴的小問題、小隱患并及時處理，不但能保障變電站電力供應的穩定性，也能提高供電安全，有效避免事故發生。

3.2 加強變電站值班人員隊伍建設

變電站電力系統的安全、平穩運行，與一支高素質的巡檢維護人員是密不可分的。巡檢維護人員的綜合業務素質水平直接影響著變電站日常維護的有效性。因此，對于巡檢維護人員而言，應該不斷強化責任意識與安全意識。相關管理人員應該積極組織全體人員進行相關技術培訓，不斷學習先進的維護技術方法，并因地制宜地運用到工作中去，提升巡檢維護人員作業能力。同時，保障維護制度能夠得到有效落實，實現變電站運行維護水平的全面提升。

4 結語

眾所周知，電力行業在我國社會的發展過程中有著巨大的作用。電力系統變電站如同一個個支點，保證電力系統的平穩、安全運行。通過細化日常巡檢、維護變電站工作，探討日常工作中突出問題的對策，能夠發現電力系統潛在的隱患并及時消除，減少過熱故障發生，有效降低各類損失，從而保障電力安全，提高供電可靠性。所以，本文的研究也就顯得十分有意義。