变电站日常维护中的预防过热故障分析

崔宗辉，田朱泽旭

(63787部队，新疆 石河子 832000)

1 过热故障原因分析

1.1 电气设备发热原理

电气设备在工作中，由于电流、电压的作用，导体中的电阻做工发热(包括电阻损耗发热、介质损耗发热、铁磁损耗发热)。根据焦耳定律：Q=I2RT可知，造成电力设备发热的原因有两个：电流I、电路中的电阻R。因电力系统中导电回路的金属导体都有相应的电阻，当通过负荷电流时，必然有一部分电能按楞次定律以热损耗的形式消耗在电阻上，其发热功率为P=KfI2R，其中，P为发热功率，Kf为附加损耗系数[1]。

出现短路故障热效应计算。根据IEC国际标准IEC 60865-1：2011《短路电流-效应计算 第一部分：定义和计算方法》和GB/T15544.1-2013《三相交流系统短路电流计算 第一部分：电流计算》适用于交流系统短路电流引起的热效应(热稳定)计算，主要用于刚性导体和软导体的热效应计算。高压电器和开关设备是根据IEC 60865-1：1993(该标准对于电缆和绝缘导线不适用)中的计算方法进行热效应计算[2]。短路电流在高压电器及开关设备和导体中引起的热效应：

1.2 过热故障主要原因

导致电力设备在正常运行中产生发热故障主要表现形式有两个方面。

1.2.1 局部短时间大量发热，导致线路、原件烧损产生故障

由发热原理可知，电力系统中第一局部短时间大量发热的原因有两个：电流I、电路中的电阻R。电气设备运行时，I电流突然增加，导致过热故障的主要原因是短路引起的电流增大[3]。

主要引起短路过热现象的主要原因包括：(1)绝缘老化或外界损伤绝缘层导致绝缘层被击穿。(2)雷击或超过绝缘材料等级的高电压。(3)人员违规误操作导致短路。

电气设备运行时，电阻R增大，导致过热故障的主要原因包括：(1)电力线路导体接触面连接处因打火、锈蚀、接触面氧化、积灰等现象，造成接触面不平整，造成接触电阻增大。(2)导体连接部位松动，主要表现形式有电力线缆连接处螺丝松动、线缆连接采用冷压端子时未正确压接导致松动、在具有分断电路功能的元器件中导体连接部位的压紧弹簧或分断机构未能将导体连接部位紧密贴合。(3)电力设备在设计、制造过程中存在缺陷，个别环节连接不恰当，造成导体接触面积过小，而通过电流又较大导致过热故障。

1.2.2 受工作环境等因素影响

电力设备长时间运行，处于额定发热范围内，但工作环境等因素导致的散热不良，大量功率损失，环境温度上升，从而引起各类过热故障。具体表现在：(1)散热不良设备产生的热量不能及时排出，不断聚集导致设备超过其工作额定温度。(2)负载端长时间满负载甚至过负载运行，已有散热条件满足不了散热条件导致过热故障[4]。

2 变电站在运行与维护中应对发热故障解决方案

2.1 应对局部发热

(1)短路现象。短路是电力系统最为常见的过热故障现象之一，防止绝缘层快速老化、人员误操作是防止短路过热故障的主要方向。日常的巡视维护过程中，通过兆欧表进行绝缘检测就能发现绝缘不良、绝缘层老化等现象。根据不同的被测对象制定相应的绝缘预警值(根据不同温度、湿度、设备工作环境等影响因素制定不同情况下的绝缘预警值)。一旦绝缘值低于绝缘预警值，就要找出原因。因设备表面受到污损、进水、浮尘堆积等现象导致的绝缘不良现象要及时清理；因设备绝缘层老化、绝缘子损坏开裂、电气元器件损坏的要及时上报并更换；使用高电压等级的兆欧表进行测量时，要注意避免将电路板元件损坏造成人为故障；测量高压线路、大容量电容器时，要充分放电，避免出现操作人员人身伤害[5-6]。

(2)由于接触面不平整，造成接触电阻增大造成的过热故障应对方法。在日常的巡检维护中，对与电力连接点进行着重检查，并用红外测温仪确认其工作温度；检修维护时，对于大电流接触面要进行接触电阻测试；对于出现超温、破损、接触面氧化、锈蚀、积灰等现象的连接点，要进行及时更换重新安装；对于重点部位及易发生此类现象的部位，要加大巡视力度高度重视。

(3)导体连接部位松动造成的过热故障应对方法。日常的巡检维护中，对于电力连接点连接螺杆、螺帽、弹垫、防松垫片等，要进行着重检查并用红外测温仪确认其工作温度；出现超温、断裂、锈蚀、松动等情况时，要及时更换避免事故发生；更换时，紧固螺栓采用扭矩扳手按照规定扭矩紧固，防止出现紧固力矩不够或过大造成连接松动或螺杆断裂现象。

(4)电力设备在设计、制造过程中存在缺陷造成的过热故障应对方法。在电力设备新装、设计变更或者全面停电维护检修后，要进行全工况温度压力实验，对各电力连接点、主要电气设备、电气元件进行温度测量；对于发生超温现象的原件、连接点，要进行系统性分析；及时发现电力设备在设计、制造过程中存在的缺陷及个别环节连接不恰当的位置，并进行及时整改，消除过热故障隐患。

(5)通过其他技术来准确发现发热点，例如，红外监控探头实时监控，借助计算机收取数字化温度信号，连接通信终端，准确、及时地进行温度检测。在发生温度异常的第一时间就能通知人员进行应急处理。

2.2 应对大范围环温过高

2.2.1 应对设备散热不良

当发生设备散热不良时，主要检查其自身散热系统是否工作正常，排风口、散热器是否被堵塞、散热风机是否工作正常、散热介质(如变压器油、液冷)是否发生泄露等。

在日常的巡检维护中，主要应对方法包括：(1)定期检查各电力装备散热系统运转是否正常。(2)定时清理导致散热效率下降的积灰、杂物等。(3)检查散热介质(如变压器油、液冷)是否发生泄露、变质严格按照检修规程对散热介质进行更换。(4)定期对输电线路、主要电气设备做全工况温度压力测试。

2.2.2 应对负载端时间过长

应对负载端长时间满负载甚至过负载运行，已有散热条件满足不了散热条件导致过热故障。在日常的巡检维护中，主要应对方法包括：(1)考虑减少负载；(2)增加其散热能力考虑增加通风窗、空调等降低环境温度，使各类设备达到额定工作温度；(3)考虑增加系统容量或增设线路。

3 变电站在运行与维护中应对发热故障对策

在运行与维护中，变电站应对发热故障主要采取预防性措施，防患于未然，将损失降到最低，才能将平稳、安全运行。

3.1 压实制度建设

对于电力系统的运行与维护来说，做好日常巡视工作，落实各项工作制度，是非常重要也是非常必要的，不仅能够确保变电站日常正常运作，保证运维人员人身安全，而且也能将变电站发生的故障隐患及时暴露出来，在日常巡检中发现一点一滴的小问题、小隐患并及时处理，不但能保障变电站电力供应的稳定性，也能提高供电安全，有效避免事故发生。

3.2 加强变电站值班人员队伍建设

变电站电力系统的安全、平稳运行，与一支高素质的巡检维护人员是密不可分的。巡检维护人员的综合业务素质水平直接影响着变电站日常维护的有效性。因此，对于巡检维护人员而言，应该不断强化责任意识与安全意识。相关管理人员应该积极组织全体人员进行相关技术培训，不断学习先进的维护技术方法，并因地制宜地运用到工作中去，提升巡检维护人员作业能力。同时，保障维护制度能够得到有效落实，实现变电站运行维护水平的全面提升。

4 结语

众所周知，电力行业在我国社会的发展过程中有着巨大的作用。电力系统变电站如同一个个支点，保证电力系统的平稳、安全运行。通过细化日常巡检、维护变电站工作，探讨日常工作中突出问题的对策，能够发现电力系统潜在的隐患并及时消除，减少过热故障发生，有效降低各类损失，从而保障电力安全，提高供电可靠性。所以，本文的研究也就显得十分有意义。