設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用

于 平 杜春華 李大國(guó) 常武權(quán)

長(zhǎng)慶油田分公司安全環(huán)保監(jiān)督部第一安全環(huán)保監(jiān)督站

連接點(diǎn)是電氣設(shè)備非常重要的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，它是電氣設(shè)備之間以及電氣設(shè)備與母線或者電纜之間的電氣連接部位。連接點(diǎn)過(guò)熱一直困擾著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，電力企業(yè)的電氣設(shè)備往往因?yàn)檫^(guò)熱而發(fā)生故障，造成電氣設(shè)備絕緣擊穿，如電機(jī)和變壓器線圈絕緣擊穿造成停電，變電所及電力線路上的斷路器、隔離刀閘等銅鋁過(guò)度線夾連接處燒斷造成停電。隨著用電負(fù)荷的不斷增加，用戶(hù)對(duì)電力供應(yīng)的可靠性、穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高，電氣設(shè)備的缺陷管理已成為一個(gè)不可忽略的問(wèn)題。

1 電氣設(shè)備發(fā)熱原因

電氣設(shè)備在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)因?yàn)殡娏髁鬟^(guò)電氣設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)體和線圈產(chǎn)生電阻損耗以及導(dǎo)體內(nèi)部的電子流動(dòng)而產(chǎn)生熱量。由于電磁場(chǎng)的作用，在鐵磁體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，在絕緣體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的介質(zhì)損耗。但是磁滯損耗和介質(zhì)損耗最終都基本上轉(zhuǎn)換成熱能，這些熱能中的一部分會(huì)直接使電氣設(shè)備的溫度升高。導(dǎo)致電氣設(shè)備溫度升高的另一個(gè)原因是外部原因，根據(jù)焦耳定律：Q=I2RT可知設(shè)備發(fā)熱與通過(guò)導(dǎo)體的電流平方，導(dǎo)體的電阻R，通過(guò)電流的時(shí)間T的乘積成正比。其中電流I增大的原因主要是短路和過(guò)負(fù)荷，電阻R增大的原因有以下4點(diǎn)：一是導(dǎo)體連接部位的壓緊螺栓或壓緊彈簧的壓緊力不足，導(dǎo)致連接部位的壓緊螺栓部位的接觸電阻增大；二是導(dǎo)體相互連接的接觸面不平整，造成接觸面的通流量降低、造成正常負(fù)荷電阻R增大；三是導(dǎo)體相互連接的接觸面氧化、積灰，造成接觸電阻增大；四是設(shè)備存在制造缺陷，個(gè)別環(huán)節(jié)的電氣連接方式不當(dāng)，造成通流容量較小的“卡脖子”環(huán)節(jié)。

根據(jù)近一年多以來(lái)對(duì)延安區(qū)域內(nèi)采油一廠、輸油一處及水電廠等單位電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)熱的部位主要是連接部位，也就是外部原因，至于短路或過(guò)載造成設(shè)備本體發(fā)熱的事例尚沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一起，這與油田單位對(duì)電力供應(yīng)的要求高有關(guān)系，因?yàn)橐坏┌l(fā)現(xiàn)供電量增加，變壓器或開(kāi)關(guān)、刀閘等超負(fù)荷運(yùn)行，油田公司會(huì)很快會(huì)增加投資給設(shè)備增容，因此電氣設(shè)備異常發(fā)熱往往是由于連接不當(dāng)造成的，因此找到發(fā)熱點(diǎn)，及時(shí)整改，才是保證電力可靠供應(yīng)的最有效辦法。

按照《國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》和《長(zhǎng)慶油田分公司水電廠電力安全運(yùn)行規(guī)程》規(guī)定，電氣設(shè)備連接部位發(fā)熱點(diǎn)一般不得超過(guò)70℃，基層電力供應(yīng)單位如安塞水電大隊(duì)、順寧水電大隊(duì)等對(duì)于連接部位達(dá)到65℃的發(fā)熱故障點(diǎn)，一般都作為重大隱患進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，并隨時(shí)做好緊急缺陷處理的準(zhǔn)備。

2 尋找電氣連接發(fā)熱點(diǎn)

為了保證電氣設(shè)備平穩(wěn)、可靠的運(yùn)行，水電廠制定了嚴(yán)格的運(yùn)行管理制度，要求值班人員每天加強(qiáng)巡視，同時(shí)利用站所配備的手握式紅外線測(cè)溫儀每周對(duì)電氣連接部位進(jìn)行測(cè)溫。從各站所每周的運(yùn)行測(cè)溫記錄來(lái)看，值班人員按照廠里的要求均進(jìn)行了測(cè)溫，但卻很少發(fā)現(xiàn)有溫度異常的發(fā)熱部位。

3 設(shè)備不停產(chǎn)安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

設(shè)備不停產(chǎn)安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種查找電氣設(shè)備發(fā)熱點(diǎn)的重要手段，它由計(jì)算機(jī)、熱成像儀、軟件分析系統(tǒng)三部分組成，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)溫度非常敏感，溫度感知范圍-273℃～+600℃，其原理是利用儀器捕捉電氣連接部位發(fā)熱時(shí)產(chǎn)生的紅外線來(lái)判斷設(shè)備的故障部位。

3.1 設(shè)備不停產(chǎn)安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)查找故障點(diǎn)

從2011年9月份至2013年初，使用設(shè)備不停產(chǎn)安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)水電廠延安區(qū)域的變電所、供水站、高壓輸配電線路進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的監(jiān)測(cè)，共測(cè)出較大的安全隱患5個(gè)，一般性隱患17個(gè)，下面是兩個(gè)重大隱患的案例。

（1）2011年10月20日，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)王二供水站3#、4#低壓配電柜刀閘A相刀口溫度高達(dá)184.8℃，遠(yuǎn)超過(guò)70℃的允許溫升范圍，若開(kāi)關(guān)燒損停電，會(huì)造成王窯作業(yè)區(qū)消防崗和生活水停水，存在嚴(yán)重的安全隱患。對(duì)于查出的隱患，安塞水電大隊(duì)及時(shí)安排人員更換了刀閘，刀閘更換后溫度基本保持在18℃，符合運(yùn)行規(guī)程要求。

（2）2011年10月24日，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)杏河110KV變電所3162-3164刀閘B相T型線夾溫度高達(dá)69.7℃，已達(dá)到了警戒溫度，若不及時(shí)消除缺陷，線夾燒損停電將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)安塞油田電力供應(yīng)中斷，存在重大的安全隱患。順寧水電大隊(duì)對(duì)于查出的隱患非常重視，立即上報(bào)廠調(diào)申請(qǐng)停電更換了線夾，線夾更換后進(jìn)行了復(fù)測(cè)，溫度正常，隱患已經(jīng)消除。

3.2 手握式紅外線測(cè)溫儀與設(shè)備不停產(chǎn)安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能對(duì)比

（1）手握式紅外線測(cè)溫儀的特點(diǎn)。手握式紅外線測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)出的紅點(diǎn)只有綠豆般大小，白天太陽(yáng)光下很難看清楚紅外線究竟照射到了什么部位，只有到了晚上才能看清楚，并且測(cè)溫時(shí)要屏住呼吸，手還不能輕微抖動(dòng)，否則會(huì)出現(xiàn)“差之毫厘、謬以千里”的巨大誤差。另外，手握式紅外線測(cè)溫儀檢測(cè)速度很慢，一般110KV變電所全部檢測(cè)完需要3個(gè)小時(shí)左右，35KV變電所全部測(cè)完最快也得1.5個(gè)小時(shí)。

（2）設(shè)備不停產(chǎn)安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)。監(jiān)測(cè)時(shí)不需要刻意對(duì)準(zhǔn)，只要用鏡頭對(duì)著設(shè)備就行，因?yàn)樵摫O(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有自動(dòng)捕捉、自動(dòng)搜索、自動(dòng)鎖定最高溫度點(diǎn)的功能，而且監(jiān)測(cè)速度很快，感知溫度也很靈敏?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)鏡頭對(duì)著設(shè)備一照一大片，若出現(xiàn)異常發(fā)熱點(diǎn)時(shí)儀器會(huì)有強(qiáng)烈的反應(yīng)，這樣就能很容易找到發(fā)熱點(diǎn)，一個(gè)隱患也漏不掉，假如監(jiān)測(cè)時(shí)沒(méi)有隱患鏡頭可以一掃而過(guò)。對(duì)于110KV變電所這種大型的樞紐變電所，不到5min就可以全部測(cè)完，至于35KV變電所和供水站等電氣設(shè)備，一般只需3min就可以測(cè)完。

4 對(duì)電氣設(shè)備熱故障的解決思路

通過(guò)以上的分析得知，要想解決電氣連接部位的發(fā)熱點(diǎn)故障，一方面要從所用的材料、工藝方面入手，避免使用不合格的產(chǎn)品，同時(shí)提高檢修及施工質(zhì)量，從源頭上減少發(fā)熱點(diǎn)故障；另一方面從運(yùn)行、巡檢方面入手，重點(diǎn)使用設(shè)備不停產(chǎn)安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)查找電氣連接發(fā)熱點(diǎn)故障，及時(shí)排除隱患，以減少意外停電造成的停電停產(chǎn)事故。具體思路如下。

（1）提高材料質(zhì)量。變電所母線及設(shè)備線夾金具，根據(jù)需要選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，載流量及動(dòng)熱穩(wěn)定性能應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。特別是設(shè)備線夾，應(yīng)積極采用先進(jìn)的銅鋁擴(kuò)散焊接工藝的銅、鋁過(guò)度產(chǎn)品，堅(jiān)決杜絕偽劣產(chǎn)品入網(wǎng)運(yùn)行。

（2）防氧化。設(shè)備接頭的接觸表面要進(jìn)行防氧化處理，接頭接觸面可采用銼刀或砂紙把接頭接觸面嚴(yán)重不平的地方和毛刺銼掉，使接觸面平整光潔，然后涂抹電力復(fù)合脂（俗稱(chēng)導(dǎo)電膏），對(duì)涂抹的電力復(fù)合脂應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，一般以0.7～1mm為宜，同時(shí)用符合接觸面通流要求的螺栓緊固，保證接觸面的緊固力量和密封性能。

（3）緊固壓力控制。部分檢修人員在接頭的連接上存有誤區(qū)，認(rèn)為連接螺栓擰的越緊越好，其實(shí)不然。因鋁質(zhì)母線彈性系數(shù)小，當(dāng)螺母的壓力達(dá)到某個(gè)臨界壓力值時(shí)，若材料的強(qiáng)度差，再繼續(xù)增加不當(dāng)?shù)膲毫Γ瑢⒃斐山佑|面部分變形隆起，反而使接觸面積減少，接觸電阻增大。因此進(jìn)行螺栓緊固時(shí)，螺栓不能擰的太緊，以彈簧墊圈壓平即可。

（4）提高設(shè)備性能。對(duì)到大修年限的設(shè)備，有計(jì)劃的進(jìn)行大修，防止缺陷發(fā)生，提高設(shè)備壽命；同時(shí)對(duì)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，銹蝕嚴(yán)重的刀閘觸指彈簧，刀閘帽內(nèi)部軟連接等導(dǎo)電部件進(jìn)行更換，對(duì)長(zhǎng)期在惡劣環(huán)境（空氣潮濕，腐蝕嚴(yán)重）運(yùn)行的接頭螺絲、彈簧墊更換為不銹鋼螺絲。

（5）加強(qiáng)巡檢。值班人員經(jīng)常檢查電氣設(shè)備及導(dǎo)線連接部位，對(duì)于發(fā)熱異常的部位可憑借顏色判斷，如隔離刀閘或斷路器等連接部位異常發(fā)熱時(shí)，發(fā)熱部位和其它部位的顏色不一樣，對(duì)涂了相色漆的表面顏色變化更是明顯。對(duì)于顏色變化的部位，可使用手握式紅外線測(cè)溫儀反復(fù)進(jìn)行檢測(cè)，一般也能查出故障和隱患。

（6）利用設(shè)備不停產(chǎn)安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)溫。每月使用設(shè)備不停產(chǎn)安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)變電所、供水站進(jìn)行監(jiān)測(cè)，值班人員可根據(jù)監(jiān)測(cè)出來(lái)的發(fā)熱點(diǎn)重點(diǎn)跟蹤檢測(cè)，若一旦發(fā)現(xiàn)溫度持續(xù)上升超過(guò)允許溫度時(shí)，可立即申請(qǐng)停電進(jìn)行處理。因?yàn)橛辛嗽O(shè)備不停產(chǎn)安全隱患監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，會(huì)大大縮小值班人員的檢測(cè)量和工作量，而且該方法操作簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確率很高，運(yùn)行監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)使用。

近幾年來(lái)，隨著油氣生產(chǎn)任務(wù)的不斷增加，設(shè)備負(fù)荷逐步加重，各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域?qū)╇姷目煽啃砸笤絹?lái)越高，設(shè)備的發(fā)熱缺陷在設(shè)備缺陷管理中成為一個(gè)越來(lái)越突出的問(wèn)題，通過(guò)研究電氣設(shè)備發(fā)熱原因的形成、查找發(fā)熱點(diǎn)的方法探索以及解決對(duì)策的提出，將從根本上解決或降低發(fā)熱缺陷的發(fā)生率，這對(duì)提高供電可靠性，保證長(zhǎng)慶油田公司油氣生產(chǎn)當(dāng)量達(dá)到5000萬(wàn)噸的宏偉目標(biāo)來(lái)說(shuō)，將起到重要的保駕護(hù)航作用。

[1]國(guó)家電網(wǎng)安監(jiān).國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（變電站和發(fā)電廠電氣部分、電力線路部分）.國(guó)家電網(wǎng)公司，2005

[2]霍曉東.電力工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)用全書(shū)[M].北京：中國(guó)廣播電視出版社，2000