變電站運(yùn)行設(shè)備發(fā)熱及監(jiān)控方法研究

歐志堅(jiān)

摘要：電氣運(yùn)行設(shè)備是變電站的重要組成部分，在實(shí)際工作中，可能會(huì)因?yàn)槿藶椴僮骰蛲饨缫蛩赜绊?，出現(xiàn)散發(fā)大量熱量的問題，極容易造成安全事故，對(duì)變電站設(shè)備安全運(yùn)行造成不利影響。本文重點(diǎn)闡述變電站運(yùn)行設(shè)備發(fā)熱的原因，提出切實(shí)可行的監(jiān)控方法，以期為變電站提高環(huán)境穩(wěn)定性、維護(hù)設(shè)備安全性提供參考。

關(guān)鍵詞：變電站;運(yùn)行設(shè)備;監(jiān)控方法

前言：變電站在整體電力系統(tǒng)中的地位十分重要，是保證輸配電質(zhì)量的關(guān)鍵樞紐，保證變電站運(yùn)行設(shè)備良好運(yùn)行，對(duì)提高輸配電效率具有積極影響。變電站運(yùn)行設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)熱問題，如果維修人員沒有及時(shí)明確發(fā)熱原因，便無法制定針對(duì)性檢修與控制規(guī)劃，對(duì)此維修人員需要深入了解設(shè)備運(yùn)行發(fā)熱原因，采取科學(xué)有效手段進(jìn)行控制，從而避免出現(xiàn)設(shè)備因發(fā)熱而損壞的問題。

一、變電站運(yùn)行設(shè)備發(fā)熱的原因

（一）超負(fù)荷運(yùn)行

物理學(xué)中的焦耳定律表示“Q=I?Rt”，其中Q為功、I?表示電流的平方、R是電阻、t是時(shí)間，由此可以看出運(yùn)行設(shè)備的電流與電阻之間的關(guān)系成正比，流經(jīng)設(shè)備的電流越高，設(shè)備內(nèi)部的電阻值越高，則運(yùn)行設(shè)備的熱量越大[1]。變電站運(yùn)行設(shè)備的電流值、電阻值受出廠限制，具有一定的額定性，如果電流超過設(shè)備的額定值范圍，便會(huì)造成超負(fù)荷運(yùn)行，如果長時(shí)間得不到緩解，設(shè)備會(huì)因?yàn)槌鲎罡叱惺軠囟榷l(fā)生故障。

（二）接觸點(diǎn)氧化腐蝕

通常情況下，變電站的運(yùn)行設(shè)備型號(hào)比較大，加上其應(yīng)用頻率較高，無法進(jìn)行高頻率的更換，隨著使用時(shí)間的延長，設(shè)備必然會(huì)出現(xiàn)老化與腐蝕問題。其中腐蝕老化最嚴(yán)重的是戶外設(shè)備，在自然環(huán)境的影響下，設(shè)備接觸點(diǎn)會(huì)因?yàn)檠趸€原反應(yīng)形成氧化膜，導(dǎo)致運(yùn)行設(shè)備的電阻值不斷提高，直接后果是運(yùn)行設(shè)備的發(fā)熱量不斷上升，直至超過接觸點(diǎn)可承受范圍，使得設(shè)備因接觸點(diǎn)被燒壞而引發(fā)安全事故。

（三）接觸不良

變電站運(yùn)行設(shè)備在安裝過程中，有時(shí)會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷或安裝不規(guī)范，出現(xiàn)設(shè)備連接接觸點(diǎn)的接觸面過小問題，另外如果維修人員在后期檢修與調(diào)試工作中，沒有將接觸點(diǎn)完全緊固，設(shè)備會(huì)因?yàn)樽陨頊囟?、人為干預(yù)、自然環(huán)境等因素，出現(xiàn)接頭松動(dòng)移位的問題，導(dǎo)致設(shè)備接觸不良。若是變電站運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)上述問題，其接觸點(diǎn)的電阻值會(huì)超出額定值，設(shè)備溫度自然隨之上升，導(dǎo)致接觸點(diǎn)被燒壞。

二、變電站運(yùn)行設(shè)備發(fā)熱監(jiān)控方法

（一）熱成像測(cè)溫

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，熱成像測(cè)溫逐漸取代紅外線檢測(cè)，成為變電站運(yùn)行設(shè)備發(fā)熱監(jiān)控的主要方法，目前最常用的熱成像測(cè)溫監(jiān)控方法是由紅外探測(cè)器、光學(xué)成像物鏡、信號(hào)放大器、信號(hào)處理器等組成的紅外熱成像儀。在實(shí)際應(yīng)用過程中，紅外熱成像儀會(huì)將對(duì)運(yùn)行設(shè)備發(fā)射紅外輻射光，并將接收到的輻射能量分布圖反映到紅外探測(cè)器的光敏元上，維修人員利用光學(xué)系統(tǒng)中的光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)對(duì)運(yùn)行設(shè)備的紅外熱像進(jìn)行掃描，聚焦于分光探測(cè)器上，由探測(cè)器將輻射能力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過后續(xù)放大、轉(zhuǎn)換等處理形成熱成像圖。

熱成像圖可以將運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部的發(fā)熱情況與熱量分布情況呈現(xiàn)出來，但由于電信號(hào)與可見光圖像相比存在信號(hào)弱、缺乏立體感、缺乏層次感的問題，所以為了保證能夠真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備內(nèi)部熱分布場(chǎng)，變電站在應(yīng)用熱成像測(cè)溫法時(shí)，應(yīng)基于紅外熱成像儀，輔以調(diào)控圖像亮度、圖像對(duì)比度、顏色矯正等方法，保證測(cè)得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與真實(shí)性。熱成像測(cè)溫得出的熱圖像呈現(xiàn)出不同顏色，每種顏色都代表著針對(duì)性溫度，維修人員通過查看熱圖像，可以對(duì)運(yùn)行設(shè)備的整體溫度分布情況進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決因發(fā)熱引發(fā)的故障。

（二）示溫蠟片

示溫蠟片由溫度蠟制成，具有價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際使用過程中需要輔以膠水粘貼，將其應(yīng)用于變電站運(yùn)行設(shè)備發(fā)熱監(jiān)控中，可以為保證設(shè)備有序運(yùn)行提供有力支持。具體使用方法是：第一，結(jié)合實(shí)際情況，將示溫蠟片粘貼在各個(gè)運(yùn)行設(shè)備的接觸點(diǎn)上;第二，根據(jù)粘貼情況建立設(shè)備監(jiān)控檔案，定期對(duì)蠟片的存續(xù)情況進(jìn)行檢查，及時(shí)查缺補(bǔ)漏;第三，根據(jù)蠟片的溶化情況分析各接觸點(diǎn)的溫度，為了保證分析結(jié)果的精準(zhǔn)性，電壓等級(jí)不同，粘貼的示溫蠟片顏色也要不同。隨著科學(xué)技術(shù)深化發(fā)展，示溫蠟片監(jiān)控的缺點(diǎn)越來越明顯，研究人員根據(jù)示溫蠟片的特征，研發(fā)出了一款變色示溫片的產(chǎn)品，該示溫片背后自帶膠水，可直接粘貼，如果溫度超過示溫片預(yù)設(shè)溫度點(diǎn)，變色示溫片會(huì)由初始的白色變成黑色，但由于在實(shí)際使用時(shí)仍存在一些不足，所以普及度較低，需要相關(guān)人員繼續(xù)深化研究[2]。

（三）在線測(cè)溫

溫度是影響變電站運(yùn)行設(shè)備能否正常運(yùn)行的重要參數(shù)，變電站管理人員將在線測(cè)溫系統(tǒng)應(yīng)用于運(yùn)行設(shè)備發(fā)熱監(jiān)控環(huán)節(jié)中，能夠提高數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確性、科學(xué)性與可靠性。在線測(cè)溫系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)構(gòu)建，具有安裝簡單、操作簡便的優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)可以利用傳感技術(shù)采集運(yùn)行設(shè)備的發(fā)熱信息，利用無線通信技術(shù)傳輸信號(hào)，由于在線測(cè)溫系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗電磁干擾性和絕緣性，所以能夠有效解決高壓部位運(yùn)行設(shè)備溫度監(jiān)控問題。

當(dāng)前，變電站應(yīng)用的在線測(cè)溫系統(tǒng)主要由溫度接收儀（通信技術(shù)）、無線溫度傳感器（傳感技術(shù)與數(shù)字技術(shù)）、溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)（互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)）組成，系統(tǒng)利用無線溫度傳感器采集運(yùn)行設(shè)備信息并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，隨后將信號(hào)發(fā)送至讀寫微處理器上，經(jīng)過分析處理后信息會(huì)被485通信模塊傳輸至溫度檢測(cè)預(yù)警平臺(tái)，若是設(shè)備因溫度出現(xiàn)故障，預(yù)警平臺(tái)便會(huì)即時(shí)向維修人員發(fā)送信息，以便于維修人員第一時(shí)間進(jìn)行檢修。在線測(cè)溫系統(tǒng)可以對(duì)運(yùn)行設(shè)備的整體溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)得的數(shù)據(jù)會(huì)被以溫度變化曲線的形式，長期保存在計(jì)算機(jī)控制中心的數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)維修人員無法針對(duì)故障確定檢修方案時(shí)，可以通過檢索數(shù)據(jù)庫檢修歷史的方式，尋找突破點(diǎn)，提高設(shè)備檢修質(zhì)量。

（四）定期檢查

變電站的運(yùn)行設(shè)備有相當(dāng)大一部分處于外界環(huán)境中，易受自然環(huán)境與人為因素的影響。例如，閘刀若是長時(shí)間暴露在自然環(huán)境下，其與設(shè)備的接頭位置會(huì)因?yàn)榘l(fā)生氧化還原反應(yīng)被腐蝕，在此情況下，閘刀與設(shè)備之間的接觸點(diǎn)電阻會(huì)大幅度增加，導(dǎo)致接觸點(diǎn)出現(xiàn)氧化腐蝕和接觸不良等問題，如果維修人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，運(yùn)行設(shè)備必然會(huì)因?yàn)閮?nèi)部溫度過高而損壞，影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全與輸配電質(zhì)量[3]。

對(duì)此，變電站要制定檢查制度，要求維修人員定期對(duì)運(yùn)行設(shè)備的發(fā)熱情況進(jìn)行檢測(cè)，由于維修人員采用的檢查方法多是目測(cè)、鼻嗅等，局限性相對(duì)較強(qiáng)，無法保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，所以變電站可以結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)對(duì)檢測(cè)方法優(yōu)化，以此保證檢查結(jié)果的科學(xué)性與精確性。另外，變電站還可以從根本上對(duì)設(shè)備發(fā)熱進(jìn)行抑制，采用質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的配件充當(dāng)運(yùn)行設(shè)備接觸面，部件與部件之間的接觸位置最好選擇電力復(fù)合脂，該材料的抗氧化能力較強(qiáng)，有利于規(guī)避接觸點(diǎn)氧化腐蝕現(xiàn)象。

結(jié)束語：綜上所述，變電站設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)因?yàn)槌?fù)荷、接觸點(diǎn)氧化腐蝕、接觸不良等問題發(fā)生大量發(fā)熱現(xiàn)象，不利于設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行。為了提高電力系統(tǒng)安全與輸配電質(zhì)量，維修人員可以采取熱成像測(cè)溫、示溫蠟片、在線測(cè)溫、定期檢查等控制方法，對(duì)運(yùn)行設(shè)備發(fā)熱現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)控，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，在第一時(shí)間進(jìn)行處理，保證變電站運(yùn)行設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李曉萌.淺談電力變電站運(yùn)行中設(shè)備發(fā)熱的預(yù)防措施[J].低碳世界，2016（26）：31-32.