變電設備發熱缺陷的管理

〔摘 要〕 變電設備的接頭與刀閘部位容易產生發熱缺陷，在日常巡視檢查中通過看、聽、嗅、摸，可以及時發現，對不易接近的部位要利用停電操作的機會進行檢查，還可利用紅外成像儀發現設備發熱缺陷。分析了變電設備發熱的原因，介紹了變電設備發熱缺陷的檢查及判斷方法，總結了利用紅外成像儀監測變電設備發熱情況的經驗，提出了預防設備發熱的措施。
〔關鍵詞〕 變電設備；發熱；成像儀；缺陷管理
據統計，在變電站的各類缺陷中，設備發熱缺陷約占I類缺陷(要求在24 h內處理)的60%，成為影響安全運行的重要因素。及時發現設備發熱缺陷，將發熱缺陷消除在初始狀態，可以降低檢修成本，避免被迫停電，確保電網的安全運行。

1 變電設備發熱點的分布

據統計，變電設備發熱點的分布情況如下：外部接頭處約占60%、刀閘觸頭及刀閘樁頭處約占30%、其它部位如變壓器本體及直流、交流係統二次設備等約占10%。

2 變電設備發熱的原因分析

2.1 接頭發熱原因
(1) 設計不當或無設計施工。設計未按照設計標準，選用的構件型號偏小，不能滿足實際容量要求，長期過載運行。或者沒有按照現場的實際情況設計，實際施工中，一些彎曲、扭轉金屬排由施工人員現場自定，造成連接部位接觸不良或接觸麵不能滿足要求。
(2) 施工工藝不符合標準。這是接頭發熱的主要原因。接頭接觸麵處理不當，如有毛刺、接觸麵不平整，導電體彎曲或扭轉角度不對、固定螺絲著力不均衡、塗抹導電膏或電力複合脂時混入雜質、用普通凡士林代替導電膏或電力複合脂等。電纜頭發熱的原因有電纜頭製作工藝不規範，在填充膠中混入雜質，較粗電纜布設不合理，固定聯接部位困難，銅電纜頭與鋁樁頭聯接未作技術處理。
(3) 檢修、維護、保養超周期或沒有按照檢修規程執行。在狀態檢修中，沒有注重接頭部位的詳細檢查，一些接觸麵減少及內部有雜質或毛剌的缺陷，在測量接觸電阻時並不能發現，運行過程中的震動、導線拉力和風力搖擺造成固定螺絲的輕微鬆動，不詳細檢查是不可能發現問題的。
2.2 刀閘發熱原因
(1) 刀閘本身質量問題。部分老刀閘，如GN6-10係列，在檢修調試確無問題的情況下，正常運行電流不超過額定值的60%，但仍然會發熱；刀閘的轉動支點因製造工藝不良引起發熱。
(2) 安裝檢修工藝質量問題。安裝檢修調試質量不過關會導致發熱。10kVGN係列刀閘，動靜觸頭不在一條軸線上，動觸頭和壓簧偏鬆，可能會造成接觸不良或一側接觸不良；GW4型係列刀閘，動靜觸頭不在同一水平麵上，上下誤差較大時，會降低通流能力，動靜觸頭連杆不在同一軸線上或U型刀閘口的壓簧偏鬆，可能會造成接觸不良或一側接觸不良。
(3) 環境汙染。環境汙染造成刀閘上的彈簧部件鏽蝕，失去應有的彈性，甚至斷裂，完全失去彈性效應，引起接觸不良。
2.3 其它部件發熱的原因
變壓器本體的發熱。因漏磁通產生的渦流損耗，導致變壓器上下節油箱的部分連接螺栓發熱，或者中部放油閥處發熱，一般發熱點在高壓繞組側；諧波會造成變壓器繞組、流變、電抗器、電容器的溫度異常升高；固定單相電纜使用的普通金屬環會產生渦流而發熱。開關本體內部發熱一般是由接觸不良引起。

3 及時發現設備發熱缺陷

3.1 利用正常的定期巡視檢查及時發現發熱缺陷
3.1.1 看
當設備發熱時，一般都有以下現象：油漆變色或伴有龜裂、金屬異常變色、導線散股斷股、試溫片熔化、導電膏或電力脂熔化、金屬構件變形、小雨天氣接頭上不積水有霧氣蒸發或雨水淋濕後迅速蒸幹、下雪時不積雪、接頭上有異常氧化物、電纜頭有溢膠等，對同一設備不同相進行比較，可以很直觀地發現問題。
3.1.2 聽
仔細聽運行中的設備是否有異常的震動或放電聲，需要靈敏的耳朵和豐富的運行經驗。
3.1.3 嗅
戶內應用效果較好。當設備發熱時，一般都有異味出現，可能是油漆被燒烤蒸發的味道，也有可能出現油脂燒焦的味道。
3.1.4 摸
用手觸摸有發熱嫌疑的設備外殼，進行比較，大多數人的手掌可以明顯地感覺到0.5℃以上的溫差，有可能發現一些隱藏發熱缺陷，如開關櫃內設備發熱時，開關櫃的外表溫度可能高於相鄰櫃體溫度，甚至可以判斷出發熱點的位置，此種方法對於發現開關櫃的出線側發熱缺陷特別有效。設備有嚴重發熱缺陷時，不要以手直接觸摸，防止燙傷。
3.2 利用停電操作的機會發現發熱缺陷
有些缺陷在平時巡視中不可能發現，需要在停電操作時注意。如拉開刀閘時，注意對比拉開後的刀閘觸頭，注意操作過程中有無異常，平時密封的開關櫃打開後，注意檢查平時不能觀察到的部位，手車開關拉出後，注意檢查開關觸頭有無異常等。
3.3 應用遠紅外成像儀發現和分析發熱缺陷
遠紅外成像儀可以方便地獲得帶電設備的熱圖像，正常情況下使用遠紅外成像儀定期對設備進行全麵的檢查，進行溫度比較，每季度至少進行1次，即使是冬季低溫時。室外設備如果發現溫差5℃以上的測量點，該點應列入檢修計劃。高溫高負荷時要適當增加檢測次數，對懷疑對象進行跟蹤檢測。運行方式更改後，特別是負荷增加較大時，要及時進行檢測，有的發熱缺陷在負荷低時症狀不明顯，一旦負荷增加，缺陷迅速發展。使用成像儀掃描設備時，必須選擇不同的視角進行全麵檢測，防止視角盲區漏過缺陷。
使用遠紅外成像儀時應注意以下情況：
(1) 測量到的最高溫度不一定是真正發熱點的溫度。因為受測量場地的限製，掃描時不一定得到發熱點的正麵圖像，即使是正麵圖像，發熱點大部分不在表麵，熱量從發熱點發出後，經過金屬的快速傳導發散，表麵的溫度遠遠低於發熱點的溫度。例如，對某一設備的檢查，3天前測量溫度為72℃，停電檢修前測量到的最高表麵溫度為97.3℃，但檢修拆下線夾時，發現開關樁頭和線夾的表麵上已經有輕微的熔化痕跡。
(2) 利用發熱點與正常相存在的溫差，判斷發熱缺陷。例如對某一220 kV刀閘測量溫度，其中一相測量溫度為60.9℃，但其它兩相的測量溫度隻有39℃，此刀閘安裝在220 kV天橋上，無法對發熱部位全麵掃描，雖然測量溫度不算高，但在後來的大修中發現，該相有顯著的發熱痕跡，且真正的發熱點在上部的固定螺絲處。
(3) 測量到的發熱即使很輕微，也要作為缺陷列入檢修計劃。例如，某220 kV刀閘母線側有一項測量溫度為47.2℃，其它兩相為38.7℃，當時已經過了高溫期，且經跟蹤測量也無溫度升高的趨勢，但在次年的6月份發熱情況嚴重惡化，被迫停電處理。因此，隻要確認是發熱缺陷，必須列入檢修計劃，且檢修時間要在下一個高溫高負荷期前。