变电站设备运行发热原因及其监控方法分析

摘要：随着信息技术、通信技术和自动化控制技术在我国电力建设中的应用，变电站正向着智能化和自动化逐步迈进。而在无人值班的变电站中，设备发热是引发变电站故障的重要原因之一，也是目前变电站运行监控的技术难点。本文分析了变电站设备运行发热原因，并提出了相应的监控方法。

关键词：变电站；设备发热；监控方法

引言

变电站是电力系统的关键组成部分，也是连接电力系统其他设施的重要枢纽，主要职能包括调整电压、分配电能以及控制电流等。保障变电站的正常稳定运行既是保障人民日常生活用电的需要，又是保证各企业单位正常生产的必然要求。智能变电站设备发热是诸多故障的诱因，威胁到整个变电站的安全运行。在无人值班变电站运行时，若不能及时检测和监控到设备发热情况，很有造成因设备发热严重而引起的设备连接断路，从而引发变电站运行事故。对变电站运行中设备的发热情况进行有效监控，已经成为我国变电站智能化必须要解决的难题，也是智能变电站设备运行管理的重要内容之一。根据多年变电站设备实际运行情况经验，变电站设备发热异常与设备运行方式、负载波动以及气候条件等都有着密切的关系。

1.变电站设备运行发热原因分析

变电站设备运行发热的基本原理是电流的热效应。即导体通电时，电子沿导体流动时与导体分子发生碰撞和摩擦，从而将一部分能量传递到导体分子中，使导体分子的热运动更加剧烈，实现了电能向热能的转换。导体的发热量可以通过焦耳定律求得：

从公式中可以看出，导体的发热量随着通电电流、导体电阻以及通电时间增加而增加。而导体的电阻与其截面积、形状以及物理性质等有关，存在着较大的可变性。由于变电站设备的许多接头等长期暴露在外，受到天气的影响，可能会造成连接位置的风化、腐蚀。某些特殊金属还会发生氧化，并形成氧化膜。这些都可能导致变电站设备连接点处出现接触不良，或造成导体电阻增大，从而使其发热量远超正常水平。如果这些现象没被及时发现并进行适当处理，变电站设备就极有可能最终产生发热量过大而使其局部烧断，进而引发各种故障，威胁变电站运行安全。而变电站负载的突然变化也可能会造成设备发热异常，引发断电事故。为了能及时发现变电站设备发热异常情况，以采取相应对策进行恰当处理，有必要对变电站设备运行发热的具体原因进行分析与探讨。

（1）设备接头发热原因分析

设计不周密是导致设备接头发热的可能原因之一。由于对变电站的实际负载估计不足而选用了不恰当的设备，导致设备在长期超负荷的条件下产生接头过热乃至烧断等故障。施工不规范也是设备街头发热的可能原因。在电力设备施工中，由于设备接头接触面的处理没能满足施工技术要求，导致接头接触面存在毛刺、不平整以及紧定螺丝受力不均等现象，引起设备接头发热异常。设备检修和维护未达到要求也可能引起设备接头发热异常。在设备检修中，应注意接头处的接触面是否正常贴合，是否存在毛刺、腐蚀以及氧化等情况，固定螺丝是否松动，并及时按照相关规程进行妥善处理。

（2）刀闸发热原因分析

引起刀闸异常发热的可能原因包括刀闸质量低劣、安装与检修工艺不规范以及自然腐蚀等原因。由于刀闸质量不良造成刀闸发热异常的现象在老刀闸中并不少见。这些质量低劣的刀闸在检修调试时能够正常使用，但在实际使用中，却往往会出现异常发热的现象。刀闸安装和检修工艺不合格也会造成刀闸异常发热。有些刀闸在安装和检修时，动静触头之间存在较大的位置误差，降低了刀闸的通流性能，甚至出现接触不良，从而导致刀闸异常发热。自然腐蚀对于刀闸的影响也不可忽视。有些刀闸长期暴露在空气中，受到雨水和空气的腐蚀，使刀闸的一些部件产生锈蚀等现象，引起刀闸发热异常。

（3）其他设备发热原因分析

变压器发热的可能原因是由于自身漏磁通引起的涡流损耗，导致变压器的一些部件或连接螺栓发热。谐波也会对变压器内的绕组、电容、电抗等器件产生影响，引起发热异常。固定单相电缆也会因为产生涡流而异常发热。

2.变电站设备运行发热的监控方法

为了提高变电站运行的可靠性和稳定性，防止因设备异常发热而引起的电力系统故障，必须采取恰当的措施对变电站设备的运行情况进行监控，以便于及时发现并处理可能存在的发热异常情况，保障整个变电站的正常运行。常用的变电站设备运行发热的监控方法包括示温蜡片法和定期红外测温诊断法。

2.1示温蜡片法

在变电站电气设备上粘贴示温蜡片是监控设备温度的常用措施。示温蜡片法是在变电站大电流回路的各个电气设备接点粘贴示温蜡片，对于户外设备接点，应根据实际情况沿大电流回路选择性的粘贴示温蜡片。在变电站设备运行维护和检修规程中，将设备节点的示温蜡片粘贴情况列为其中一项，以确保设备接点处的示温蜡片始终齐全。为了便于检测和观察，同一电压等级的设备应粘贴同色示温蜡片。对于开关柜内难以直接观察的设备接点，仍然有必要粘贴示温蜡片，以便在变电站停机时进行检查。在变电站的实际运行中，相关维护人员应根据设备接头处的示温蜡片情况采取相应的措施。若出现示温蜡片融化或脱落现象，需及时对设备进行检查，检测其是否存在发热异常。采用示温蜡片法进行设备发热监控的同时，同样必须按照相关规程对变电站设备进行红外线测温，以确保示温蜡片的准确性。红外线测温的结果须详细记录，以便于进行对比分析。遇到特殊情况，如雨雪、雷电、高温等恶劣天气，以及变电站负载过大时，需要有针对性地加强对于变电站设备的发热监控和检查。对于出现异常发热问题的设备，需要进行重点监控，一旦发现温度超过标准，必须及时处理。

2.2定期红外测温诊断

目前常用的红外测温诊断技术有红外成像测温技术和点红外测温技术。其中红外成像测温技术具有更高的准确性，也更方便操作，点红外测温技术的优点则是成本相对低廉。红外测温诊断对于检测环境有着较高的要求，一般温度不得低于0℃，湿度不得高于80%，且要求天气良好。雨雪以及雷电、雾霾等天气对于红外测温诊断的准确性有较大的影响，应尽量避免。此外，红外测温诊断对于光线也有特殊要求。在室内进行检测时，需要熄灭灯光；而对于室外电气设备，一般要求的没有阳光照射的条件下进行，通常选择在晚上或者阴天进行检测。在实际操作中，需将红外测温诊断的结果详细完备的记录在案，并记录检测时电气设备的负载电流以及环境温度，以利于进行对比分析。红外测温诊断的周期应根据实际情况适当选择。一般电气设备应保证2次/a的检测频率，检测时间应选在年检之前。出现发热异常的设备应在检修完成后增加一次红外测温诊断。刚投入运行的设备应在在运行一段时间后进行一次红外测温，然后与其他设备一起进入正常检测周期。红外测温诊断的周期可根据负载情况、天气变化等进行适当调整。

结语

变电站的运行安全与广大人民的切身利益密切相关。随着我国变电站向着智能化和自动化不断发展，有关变电站设备的运行监控和管理就成为了当前必须面对的难题。由于变电站设备的温度相对其他参数较难监测，而设备的异常发热又是诸多设备故障的诱因，严重威胁到变电站整体的运行安全。为了提高变电站运行的可靠性和稳定性，对于变电站设备运行发热的原因及其监控方法进行分析和探讨显得极为重要。本文根据电气设备发热的基本原理，对引起变电站设备发热异常的原因展开了研究，并提出了相应的监控方法，具有一定的实际意义。

参考文献

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