特高壓變電站設(shè)備接頭發(fā)熱原因分析及處理

國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司 史立豐

近年來(lái)國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)的功能較之以前有了明顯提升，伴隨著技術(shù)的提高和許多自動(dòng)化設(shè)備的使用，電力系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量也在不斷地提高。但隨著用電負(fù)荷的迅猛增長(zhǎng)，電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)作至關(guān)重要。部分設(shè)備由于改造及維護(hù)不及時(shí)等原因，使得一些特高壓變電站設(shè)備接頭發(fā)熱的故障呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，這一問(wèn)題尤其是在-些設(shè)備老舊、電力負(fù)荷重的特高壓變電站中尤為突出。運(yùn)用設(shè)備停電的方式處理接頭發(fā)熱點(diǎn)比較困難，尤其是在電力負(fù)荷高峰的情況下?；诖耍璨扇「有兄行У拇胧﹣?lái)避免特高壓變電站設(shè)備出現(xiàn)異常，要依據(jù)具體情況對(duì)設(shè)備進(jìn)行處理，同時(shí)做好預(yù)防工作也是十分重要的[1]。

1 特高壓變電站設(shè)備接頭發(fā)熱原因

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)導(dǎo)致用電量急劇增長(zhǎng)，一些特高壓變電站的電力設(shè)備時(shí)常處于臨界、滿載甚至過(guò)載狀態(tài)，因此設(shè)備接頭也經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)熱的現(xiàn)象，此外還有一些原因也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備接頭發(fā)熱。

外部環(huán)境原因。惡劣的外部環(huán)境會(huì)加速設(shè)備接頭發(fā)熱的發(fā)生，如在螺栓式線夾與導(dǎo)線的接觸處，由于這種連接方式實(shí)際接觸面非常小，因此受螺栓壓接均勻程度影響很大。同時(shí)連接處又暴露在戶外，因此運(yùn)行的條件比較惡劣，極易導(dǎo)致故障發(fā)熱。再加上在風(fēng)霜雪雨多、日照強(qiáng)、日夜溫差大的地區(qū)由于鋼心鋁絞線與設(shè)備線夾的連接處縫隙較大，在外部環(huán)境與電磁場(chǎng)的共同影響與作用下，接觸面氧化和結(jié)垢程度不斷加深，最終也會(huì)導(dǎo)致接頭發(fā)熱[2]。

設(shè)備安裝及檢修原因。設(shè)備安裝、檢修過(guò)程的失誤也是導(dǎo)致接頭發(fā)熱的重要原因。在設(shè)備安裝、檢修過(guò)程中一些工作人員沒(méi)有引起重視，由于自身技術(shù)水平、工作經(jīng)驗(yàn)、責(zé)任心等方面的原因忽視了設(shè)備接頭部位，沒(méi)有注意接觸面平整程度，或者涂導(dǎo)電脂或凡士林、或者在連接螺絲上加彈簧墊并緊固以及用塞尺對(duì)接觸面進(jìn)行測(cè)量等，這就極容易留下故障隱患。而目前并沒(méi)有一個(gè)細(xì)化的設(shè)備接頭質(zhì)量工藝規(guī)范來(lái)對(duì)此進(jìn)行衡量和控制，這也導(dǎo)致了設(shè)備接頭的接觸質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。

2 特高壓變電站設(shè)備接頭發(fā)熱的有效預(yù)防措施

預(yù)防設(shè)備接頭發(fā)熱最根本的措施是嚴(yán)格按照要求安裝或檢修設(shè)備。首先，在設(shè)備接頭處的材料要選用電力合脂來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)常規(guī)的凡士林。這是由于新型的電力復(fù)合脂材質(zhì)更為堅(jiān)固，也更能抵抗惡劣的外部環(huán)境，其滴點(diǎn)達(dá)180～220℃，凝固點(diǎn)則低至-20到-30℃。由于該材質(zhì)中的鋅、鎳、鉻等金屬細(xì)粒填充在接頭接觸表面的縫際中，這些細(xì)粒在螺栓緊固力的作用下不僅能夠破碎接觸面上的氧化膜層，降低接觸電阻，同時(shí)還能夠在接頭整個(gè)表面形成一個(gè)保護(hù)層，進(jìn)而隔絕空氣和水分的滲入，保護(hù)設(shè)備接頭及接觸面[3]。

除嚴(yán)格按照要求安裝和檢修設(shè)備這一根本措施，也要結(jié)合不同情況依據(jù)設(shè)備接頭發(fā)熱的具體原因來(lái)進(jìn)行分析，基于此可將電氣設(shè)備接頭發(fā)熱情況分為影響負(fù)荷傳輸類和不影響負(fù)荷傳輸類。無(wú)論是哪一類狀況發(fā)生，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)環(huán)境的穩(wěn)定運(yùn)行都會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響，所以都要慎重對(duì)待。

首先是要采取預(yù)防措施，這些措施會(huì)影響設(shè)備接頭的發(fā)熱，從而影響載荷傳遞。關(guān)于特高壓變電站設(shè)備接頭的加熱狀況，需有專門經(jīng)驗(yàn)的相關(guān)技術(shù)人員來(lái)確定接頭的根線是否引起異常。有兩種措施可防止在設(shè)備故障導(dǎo)致電氣負(fù)載變化的情況下設(shè)備接頭發(fā)熱：第一種是根據(jù)大修過(guò)程的嚴(yán)格規(guī)定對(duì)設(shè)備進(jìn)行大修或維護(hù)。并且可動(dòng)連接的接頭未涂導(dǎo)電膏或凡士林，從而防止了導(dǎo)電膏或凡士林粘在灰塵上，從而增加了接觸電阻。例如，在戶外操作以防止故障的刀閘設(shè)備不能用導(dǎo)電膠或凡士林涂覆。對(duì)于固定連接的接頭應(yīng)使用功率復(fù)合潤(rùn)滑脂，并且功率復(fù)合潤(rùn)滑脂具有較高的熔點(diǎn)和良好的導(dǎo)電性，可有效減輕銅和鋁導(dǎo)體連接件的電化學(xué)腐蝕作用；第二種是有效地控制接頭的接觸電阻，或?qū)㈦娮杩刂圃陬A(yù)定范圍內(nèi)，即在通過(guò)額定電流的同時(shí)控制接頭的工作溫度，并將其控制在特定范圍內(nèi)，以有效地防止發(fā)熱。

第二個(gè)是預(yù)防措施不影響設(shè)備接頭的加熱，也不影響載荷傳遞。盡管這種情況不會(huì)帶來(lái)不良影響，但它的發(fā)生頻率更高，發(fā)生的范圍更廣，并且在一定程度上影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性，因此有效預(yù)防這種情況非常重要。最重要的預(yù)防措施是加強(qiáng)特高壓變電站的管理和監(jiān)督。我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)一直實(shí)行無(wú)人特高壓變電站的管理方式，采取“集中控制站”的管理方式。在這種情況下，基層特高壓變電站的系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)引進(jìn)更先進(jìn)的技術(shù)并進(jìn)行定期的科學(xué)維護(hù)。如果在變壓器設(shè)計(jì)中沒(méi)有“問(wèn)題”，但是不能降低工作溫度，則應(yīng)將注意力從變壓器轉(zhuǎn)移到外圍電路的“設(shè)備特性”上。實(shí)際上，它來(lái)自外圍設(shè)備引起的“與變壓器的相互作用”。由于“功能”，過(guò)高的工作溫度構(gòu)成了變壓器產(chǎn)生的熱量的很大一部分。畢竟對(duì)于整個(gè)電源來(lái)說(shuō)，一次側(cè)開(kāi)關(guān)管、二次側(cè)整流管或吸收補(bǔ)償、諧振電路（電感或電容）、甚至PFC、濾波電容器、PCB 布線等與變壓器屬于同一整體，并且工作條件彼此相關(guān)，應(yīng)該受到影響，僅影響效果的強(qiáng)度不同，雙次級(jí)側(cè)整流器（續(xù)流）二極管的反向恢復(fù)特性對(duì)變壓器工作溫度的升高影響最大。

以一個(gè)典型的大功率電源為例（分析低功率反激次級(jí)整流二極管的工作條件并不困難）。橋拓?fù)浯渭?jí)側(cè)的兩個(gè)全波整流二極管，或正向拓?fù)渲械恼髌骱屠m(xù)流二極管，在反向恢復(fù)期間產(chǎn)生瞬時(shí)共態(tài)導(dǎo)通，從而導(dǎo)致漏電感幅度減小的正弦尖峰振蕩（有時(shí)不完全是正弦波）。這種具有更高開(kāi)關(guān)頻率和更高電壓峰值的振蕩波耦合在初級(jí)和次級(jí)之間，從而增加了各種損耗，尤其是在導(dǎo)線封裝和磁芯中，損耗與頻率成指數(shù)比例，并且增加更為明顯。

在二極管“共態(tài)導(dǎo)通”時(shí)刻的第一個(gè)峰值時(shí)段內(nèi)，初級(jí)側(cè)的勵(lì)磁電感下降至“在短路的次級(jí)側(cè)測(cè)得的初級(jí)側(cè)的漏感值”附近。邊緣處的瞬時(shí)峰值電流超過(guò)正常操作的幾倍至十倍！此時(shí)磁芯的磁擺增大，繞組的高頻電流密度也急劇增大。在隨后的衰減振蕩過(guò)程中，耗減小，但是整個(gè)峰值衰減振蕩以工作頻率重復(fù)，不難想象線溫度和鐵溫度會(huì)大大提高。當(dāng)然，這樣的尖峰也不利地影響電源的可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，需要電力的支持，因此維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定正是我國(guó)電力事業(yè)的重中之重。因此必須解決和預(yù)防特高壓變電站設(shè)備接頭的發(fā)熱情況。要具體分析其發(fā)熱原因，針對(duì)不同的情況來(lái)解決問(wèn)題。并且要加強(qiáng)相關(guān)工作人員的管理與培訓(xùn)，確保設(shè)備安裝和檢修環(huán)節(jié)的有序進(jìn)行。