特高壓變電站設備接頭發熱原因分析及處理

國網山西省電力公司檢修分公司 史立豐

近年來國家電網系統的功能較之以前有了明顯提升，伴隨著技術的提高和許多自動化設備的使用，電力系統的服務質量也在不斷地提高。但隨著用電負荷的迅猛增長，電網系統的正常運作至關重要。部分設備由于改造及維護不及時等原因，使得一些特高壓變電站設備接頭發熱的故障呈現出上升趨勢，這一問題尤其是在-些設備老舊、電力負荷重的特高壓變電站中尤為突出。運用設備停電的方式處理接頭發熱點比較困難，尤其是在電力負荷高峰的情況下。基于此，需采取更加行之有效的措施來避免特高壓變電站設備出現異常，要依據具體情況對設備進行處理，同時做好預防工作也是十分重要的[1]。

1 特高壓變電站設備接頭發熱原因

隨著經濟建設導致用電量急劇增長，一些特高壓變電站的電力設備時常處于臨界、滿載甚至過載狀態，因此設備接頭也經常出現過熱的現象，此外還有一些原因也會導致設備接頭發熱。

外部環境原因。惡劣的外部環境會加速設備接頭發熱的發生，如在螺栓式線夾與導線的接觸處，由于這種連接方式實際接觸面非常小，因此受螺栓壓接均勻程度影響很大。同時連接處又暴露在戶外，因此運行的條件比較惡劣，極易導致故障發熱。再加上在風霜雪雨多、日照強、日夜溫差大的地區由于鋼心鋁絞線與設備線夾的連接處縫隙較大，在外部環境與電磁場的共同影響與作用下，接觸面氧化和結垢程度不斷加深，最終也會導致接頭發熱[2]。

設備安裝及檢修原因。設備安裝、檢修過程的失誤也是導致接頭發熱的重要原因。在設備安裝、檢修過程中一些工作人員沒有引起重視，由于自身技術水平、工作經驗、責任心等方面的原因忽視了設備接頭部位，沒有注意接觸面平整程度，或者涂導電脂或凡士林、或者在連接螺絲上加彈簧墊并緊固以及用塞尺對接觸面進行測量等，這就極容易留下故障隱患。而目前并沒有一個細化的設備接頭質量工藝規范來對此進行衡量和控制，這也導致了設備接頭的接觸質量出現問題。

2 特高壓變電站設備接頭發熱的有效預防措施

預防設備接頭發熱最根本的措施是嚴格按照要求安裝或檢修設備。首先，在設備接頭處的材料要選用電力合脂來代替傳統常規的凡士林。這是由于新型的電力復合脂材質更為堅固，也更能抵抗惡劣的外部環境，其滴點達180～220℃，凝固點則低至-20到-30℃。由于該材質中的鋅、鎳、鉻等金屬細粒填充在接頭接觸表面的縫際中，這些細粒在螺栓緊固力的作用下不僅能夠破碎接觸面上的氧化膜層，降低接觸電阻，同時還能夠在接頭整個表面形成一個保護層，進而隔絕空氣和水分的滲入，保護設備接頭及接觸面[3]。

除嚴格按照要求安裝和檢修設備這一根本措施，也要結合不同情況依據設備接頭發熱的具體原因來進行分析，基于此可將電氣設備接頭發熱情況分為影響負荷傳輸類和不影響負荷傳輸類。無論是哪一類狀況發生，對整個電網環境的穩定運行都會帶來負面影響，所以都要慎重對待。

首先是要采取預防措施，這些措施會影響設備接頭的發熱，從而影響載荷傳遞。關于特高壓變電站設備接頭的加熱狀況，需有專門經驗的相關技術人員來確定接頭的根線是否引起異常。有兩種措施可防止在設備故障導致電氣負載變化的情況下設備接頭發熱：第一種是根據大修過程的嚴格規定對設備進行大修或維護。并且可動連接的接頭未涂導電膏或凡士林，從而防止了導電膏或凡士林粘在灰塵上，從而增加了接觸電阻。例如，在戶外操作以防止故障的刀閘設備不能用導電膠或凡士林涂覆。對于固定連接的接頭應使用功率復合潤滑脂，并且功率復合潤滑脂具有較高的熔點和良好的導電性，可有效減輕銅和鋁導體連接件的電化學腐蝕作用；第二種是有效地控制接頭的接觸電阻，或將電阻控制在預定范圍內，即在通過額定電流的同時控制接頭的工作溫度，并將其控制在特定范圍內，以有效地防止發熱。

第二個是預防措施不影響設備接頭的加熱，也不影響載荷傳遞。盡管這種情況不會帶來不良影響，但它的發生頻率更高，發生的范圍更廣，并且在一定程度上影響電網的穩定性，因此有效預防這種情況非常重要。最重要的預防措施是加強特高壓變電站的管理和監督。我國長期以來一直實行無人特高壓變電站的管理方式，采取“集中控制站”的管理方式。在這種情況下，基層特高壓變電站的系統運行應引進更先進的技術并進行定期的科學維護。如果在變壓器設計中沒有“問題”，但是不能降低工作溫度，則應將注意力從變壓器轉移到外圍電路的“設備特性”上。實際上，它來自外圍設備引起的“與變壓器的相互作用”。由于“功能”，過高的工作溫度構成了變壓器產生的熱量的很大一部分。畢竟對于整個電源來說，一次側開關管、二次側整流管或吸收補償、諧振電路（電感或電容）、甚至PFC、濾波電容器、PCB 布線等與變壓器屬于同一整體，并且工作條件彼此相關，應該受到影響，僅影響效果的強度不同，雙次級側整流器（續流）二極管的反向恢復特性對變壓器工作溫度的升高影響最大。

以一個典型的大功率電源為例（分析低功率反激次級整流二極管的工作條件并不困難）。橋拓撲次級側的兩個全波整流二極管，或正向拓撲中的整流器和續流二極管，在反向恢復期間產生瞬時共態導通，從而導致漏電感幅度減小的正弦尖峰振蕩（有時不完全是正弦波）。這種具有更高開關頻率和更高電壓峰值的振蕩波耦合在初級和次級之間，從而增加了各種損耗，尤其是在導線封裝和磁芯中，損耗與頻率成指數比例，并且增加更為明顯。

在二極管“共態導通”時刻的第一個峰值時段內，初級側的勵磁電感下降至“在短路的次級側測得的初級側的漏感值”附近。邊緣處的瞬時峰值電流超過正常操作的幾倍至十倍！此時磁芯的磁擺增大，繞組的高頻電流密度也急劇增大。在隨后的衰減振蕩過程中，耗減小，但是整個峰值衰減振蕩以工作頻率重復，不難想象線溫度和鐵溫度會大大提高。當然，這樣的尖峰也不利地影響電源的可靠性。

3 結語

目前，我國經濟高速發展，需要電力的支持，因此維護電網的穩定正是我國電力事業的重中之重。因此必須解決和預防特高壓變電站設備接頭的發熱情況。要具體分析其發熱原因，針對不同的情況來解決問題。并且要加強相關工作人員的管理與培訓，確保設備安裝和檢修環節的有序進行。