電力變電站運行設備發熱原因與預防措施研究

邸福濤

（國家電投集團江蘇海上風力發電有限公司，江蘇 鹽城 224000）

電力變電站作為能源供應的重要環節，承擔著將高壓輸電線路的電能轉換成適合分配和使用的低壓電能的任務。在變電站運行過程中，設備發熱問題一直是人們關注的焦點。設備發熱不僅會加速元器件老化、引起局部過負荷，還可能導致火災風險，并威脅操作人員健康。因此，解決電力變電站運行設備發熱問題具有重要意義。首先，在延長設備壽命方面，有效控制溫度可以減緩元器件老化速度，提高設備可靠性和穩定性；其次，在安全隱患方面，防止過載工作狀態下產生局部過負荷以及預防火災風險都是保障人員安全與場所安全必須考慮的因素。通過深入研究并提出針對性措施來解決這一問題，則可以改善整個變電站系統散熱效果、減少事故風險，并提升整體運行效率和可靠性。因此，在實踐中采取科學有效的預防措施對于確保正常運行、優化資源利用和保障供電質量具有重要作用。

1 變電站運行設備發熱的危害

1.1 溫度過高加速了元器件老化

當變電站運行設備發熱導致溫度過高時，會加速元器件的老化過程。這種情況下，元器件內部的材料可能會因為長時間暴露在高溫環境中而失去其原有性能和穩定性。例如，電子元件中的絕緣材料可能會變得脆弱并容易斷裂，導致電路故障或短路現象[1]。此外，在高溫條件下工作的傳感器、開關等設備也容易出現誤差或損壞。如果不及時采取措施來降低設備發熱引起的溫度升高，則變電站運行風險將大大增加。

1.2 過載工作狀態下容易引起局部過負荷

當變電站運行設備發熱導致過載工作狀態時，容易引起局部過負荷問題。在高溫環境下，設備的散熱能力可能會受到限制，導致設備無法有效地將產生的熱量散發出去。這樣一來，在某些關鍵部件或連接點附近就會形成局部高溫區域。局部過負荷不僅會對設備本身造成損害，還可能影響整個變電站的正常運行。例如，在變壓器中，如果繞組或冷卻系統處于過載狀態，則可能引起絕緣材料老化、油污積聚和內部結構損壞等問題。這些問題都有潛在風險，并且可能導致電氣事故甚至火災。

1.3 高溫可能導致火災風險

變電站運行設備發熱導致高溫可能帶來嚴重的火災風險。當設備長時間處于高溫狀態時，其周圍環境也會受到影響，例如絕緣材料、油污等易燃物質可能因為高溫而失去穩定性。一旦這些可燃物質遭受點燃源或者其他外部因素的作用，就有可能引發火災。在變電站中，特別是在密閉空間內，如果存在過多的發熱設備和不良散熱條件，則會增加了火災爆發的潛在危險。此外，在高溫下工作的電線、連接器和開關等元件也容易出現接觸不良或者局部擊穿現象，進一步增加了火災風險。

1.4 威脅操作人員健康

變電站運行設備發熱可能對操作人員的健康構成威脅。當設備長時間處于高溫狀態時，周圍環境中的溫度也會升高，導致工作場所變得不舒適甚至危險。持續暴露在高溫環境下可能引起操作人員體內水分流失過多，導致脫水和中暑等健康問題。此外，高溫還會增加空氣中濕度和污染物濃度，并產生有害氣體或化學物質釋放出來。這些因素都可能對操作人員的呼吸系統、皮膚和眼睛造成傷害，并引發頭暈、惡心、嘔吐等不適癥狀。

2 電力變電站運行設備發熱的原因

2.1 運行設備外部接頭處發熱原因

運行設備外部接頭處發熱是導致電力變電站設備發熱的一個常見原因。首先，不良接觸或松動連接可能會導致接頭處產生過多的電阻。當電流通過這些高阻抗區域時，會產生大量的熱能，并使接頭附近溫度升高。例如，在高壓開關、斷路器和絕緣子等設備中，如果螺栓未正確擰緊或者存在氧化物積聚，則容易出現不良接觸現象[2]。其次，過載工作狀態也可能導致運行設備外部接頭處發熱。當負荷超過設計容量時，設備將被迫承受更大的電流負荷，從而在連接點附近產生額外的熱量。這種情況下需要及時調整負荷以避免長時間超載造成嚴重損壞。此外，在環境條件惡劣或散熱系統失效的情況下，也可能導致運行設備外部接頭處發熱。例如，在高溫環境中工作、周圍空間限制散熱或風扇無法正常工作等都會影響到散熱效果，導致接頭處溫度升高。

2.2 材料本身導致發熱的原因

電力變電站運行設備發熱的原因之一是材料本身導致的。在變電站中，許多設備和元件使用了各種不同類型的材料，這些材料可能會因為其特性而產生發熱。首先，有些材料具有較高的電阻率或介質損耗，當通過它們時會產生額外的能量轉化為熱能。例如，在絕緣子、開關柜等設備中常用到絕緣膠體或塑料制品作為絕緣層或包覆物[3]。由于這些材料自身存在一定程度上的內部摩擦和分子振動現象，使得它們在工作過程中會產生一定數量的熱量。其次，金屬導體也可能因為自身電阻而引起發熱問題。根據歐姆定律，在通過導線時如果存在較大電流，將會產生相應大小的功率損耗，并以熱能形式釋放出來。尤其是在長距離輸送大功率時，如高壓輸電線路中所使用到銅、鋁等金屬導體都會受到該影響。

2.3 設備使用不當造成的發熱原因

電力變電站運行設備發熱的原因之一是設備使用不當所導致的。首先，錯誤安裝或連接可能會導致接觸不良、過緊或松動等問題，從而增加了接頭處產生額外熱量的風險。例如，在高壓開關和斷路器中，如果螺栓未正確擰緊或存在氧化物積聚，則容易出現不良接觸現象。其次，負載管理失誤也可能導致過度工作狀態并引起發熱。如果負荷超過設計容量時，設備將被迫承受更大的電流負荷，并在連接點附近產生額外熱量。這種情況下需要及時調整負荷以避免長時間超載造成嚴重損壞。最后，忽視環境條件也可能導致發熱問題。例如，在高溫環境中工作、周圍空間限制散熱或風扇無法正常工作等都會影響到設備的散熱效果，導致發熱。

2.4 檢修不當造成的設備發熱原因

電力變電站運行設備發熱的原因之一是檢修不當所導致的。首先，錯誤維護和保養可能會導致設備內部積聚灰塵、污垢或油脂等物質，阻礙了散熱系統正常工作。例如，在風扇、散熱器和通風孔等處堆積過多灰塵會降低空氣流動效果，從而影響到設備的散熱性能。其次，使用劣質材料進行維修也可能對設備產生不良影響并增加發熱風險[4]。如果使用了低質量或與原始規格不符合要求的零件來替換損壞元件，則可能導致接觸不良、傳導性能下降以及額外功率損耗等問題。此外，在拆卸和重新組裝過程中未正確安裝密封圈、墊片或緊固螺栓也容易造成漏氣現象，并使得溫度升高。最后，忽視操作手冊中給出的指示和建議也可能對設備正常運行產生負面影響。例如，在潤滑劑的選擇和使用上不遵循操作手冊中的建議，可能導致摩擦增加、磨損加劇以及發熱問題。

3 預防電力變電站設備運行發熱的有效措施

3.1 采取有效的監控措施

3.1.1 示溫蠟片法

示溫蠟片法是一種常用的監控電力變電站設備運行發熱的有效措施。該方法通過使用示溫蠟片來檢測設備表面的溫度，以判斷是否存在過熱現象。示溫蠟片是一種特殊設計的材料，其成分和結構使得它在不同溫度下會呈現出不同顏色或形態變化。將這些示溫蠟片粘貼到設備表面后，在工作過程中，如果設備產生異常發熱，則相應位置上的示溫蠟片會顯示出顏色或形態變化。通過定期觀察和記錄這些示溫蠟片的狀態，可以及時發現并識別潛在問題，并采取適當措施進行修復或調整。例如，如果某個區域上的示溫蠟片顯示出明顯高于正常范圍內的顏色變化，則可能意味著該區域存在過熱問題，需要進一步檢查和處理。采用示溫蠟片法具有簡單、直觀、經濟等優點。它能夠提供實時且可視化的反饋信息，并幫助操作人員快速了解設備運行情況。同時，在預防火災風險和保護設備安全方面也起到了重要作用。

3.1.2 紅外監測法

紅外監測法是一種常用的預防電力變電站設備運行發熱問題的有效措施。該方法通過使用紅外熱像儀或紅外測溫儀來檢測設備表面的溫度分布，以及異常高溫區域。紅外監測法基于物體輻射出的紅外能量與其表面溫度之間存在關系。通過將紅外熱像儀或紅外測溫儀對準設備表面進行掃描，可以實時獲取不同位置上的溫度數據，并生成相應的熱圖或數字顯示結果[5]。這些數據和圖像可以幫助操作人員快速了解設備是否存在過熱現象，并確定可能引起發熱問題的具體部位。

3.2 加強電力變電站的巡查工作

加強電力變電站的巡查工作是預防設備運行發熱問題的一項重要措施。加強電力變電站的巡查工作有助于及早發現設備運行發熱問題，并采取相應預防措施以確保設備正常運行與安全性能。同時，通過定期巡視和檢查還可以幫助延長設備壽命、減少故障率，并提高整個變電站的可靠性和穩定性。首先，要定期巡視和檢查設備狀態。通過定期對電力變電站進行全面巡視和檢查，可以及時發現潛在的故障或異常情況，并采取相應措施進行修復或調整。這包括觀察設備表面是否有明顯過熱跡象、聽取操作人員反饋以了解可能存在的問題等。其次，要注意細節并留意異常現象。在巡視過程中需要特別關注連接點、接頭處以及其他易受損部位是否存在松動、脫落或氧化等情況。同時還需留意溫度計數值是否正常、風扇運轉是否正常等細節信息。最后，建立完善記錄與報告機制。將每次巡查所得到的數據和觀察結果記錄下來，并及時向相關人員報告。這樣可以形成一份完整的巡查記錄，為后續分析和決策提供依據。

3.3 提高技術人員的專業能力

提高技術人員的專業能力是預防電力變電站設備運行發熱問題的重要措施。通過提高技術人員的專業能力，可以增強他們對設備運行發熱問題的理解和處理能力。這樣不僅有助于及早發現并解決潛在問題，還可以提高整個電力變電站系統運行效率、降低事故風險，并確保設備長期穩定可靠地運行。首先，要加強培訓和學習。通過定期組織培訓課程、參加相關研討會以及持續學習新知識和技術，可以幫助技術人員不斷更新自己的專業知識，并了解最新的設備運行與維護標準[6]。其次，要建立健全的知識管理體系。將過去經驗教訓進行總結歸納，并形成一套完善的操作手冊和規范流程。這樣可以確保技術人員在工作中有明確的指導并遵循正確的操作方法。最后，要注重安全意識和責任心的培養。加強對技術人員的安全教育，提高他們對設備運行發熱問題及其潛在危害的認識，并鼓勵他們主動參與預防措施的制定和實施。

3.4 重視對電力設備的安裝管理

重視對電力設備的安裝管理是預防電力變電站設備運行發熱問題的一項關鍵措施。通過重視對電力設備的安裝管理，可以確保設備在正常工作狀態下減少發熱問題。這樣不僅能夠延長設備壽命、降低故障率，還能提高整個變電站系統運行效率和可靠性。首先，確保合理設計和規范安裝。其次，嚴格執行施工質量管理制度。最后，在整個過程中建立健全檔案管理體系并加強信息共享與溝通交流機制。

4 結語

綜上所述，預防電力變電站設備運行發熱問題是至關重要的。設備發熱不僅會加速元器件老化、引起局部過負荷和增加火災風險，還可能威脅操作人員健康。為了有效預防這些問題，我們應該采取適當的措施：定期檢查與維護連接點、合理設計散熱系統、調整負荷管理以避免過載工作狀態，并選擇合適的材料來減少能量轉化為熱能的損耗。此外，紅外監測法可以幫助工作人員及早發現異常溫度區域，并采取相應措施進行修復或調整。同時，加強巡查工作有助于及時發現潛在故障或異常情況，并采取相應措施進行修復或調整。通過提高技術人員的專業能力和重視對電力設備的安裝管理，可以確保設備正常運行并降低事故風險。因此，在實踐中需要注重各項措施的落實與執行，并建立完善的檔案管理體系和信息共享機制來促進經驗交流與學習。