變電運(yùn)行電氣接頭發(fā)熱的原因及對(duì)策分析

張善銘

福建晉江熱電有限公司，福建 泉州 362200

0 引言

變電運(yùn)行電氣接頭是變電站穩(wěn)定運(yùn)行的保障。電氣連接的絕緣是能源生產(chǎn)中的常見(jiàn)現(xiàn)象，尤其是在一些惡劣天氣條件（例如夏天的高溫和強(qiáng)風(fēng)）的影響下，變電運(yùn)行電氣接頭的發(fā)熱現(xiàn)象特別明顯[1]。但是，電連接器在電力的生產(chǎn)和運(yùn)行中起著重要的作用[2]。為此，電力公司需要消除事故風(fēng)險(xiǎn)和工作壓力，并調(diào)整變電站的運(yùn)行，以提高供電的可靠性。然而，引起電連接器發(fā)熱的因素較多，難以準(zhǔn)確找出其原因，導(dǎo)致難以采取有效的處理措施，從而影響變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 電氣接頭發(fā)熱的危害

隨著變電運(yùn)行電氣接頭溫度的升高，在一段時(shí)間后會(huì)使絕緣材料變軟，導(dǎo)致材料喪失其絕緣特性，達(dá)到一定程度后，設(shè)備的絕緣系統(tǒng)將失效，發(fā)生短路。如果變電站設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)局部溫度高的問(wèn)題，設(shè)備的發(fā)射機(jī)受熱會(huì)迅速增大電阻，從而增加功率損耗，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)不同程度的損壞。另外，主變壓器在運(yùn)行過(guò)程中改變工況時(shí)，電流會(huì)增大，最后導(dǎo)致工況異常，影響供電效率，甚至還會(huì)導(dǎo)致電源大規(guī)模中斷和維修工傷事故。

2 電氣接頭發(fā)熱的原因

2.1 內(nèi)部原因

（1）電阻損耗。焦耳定律的原理是計(jì)算電能轉(zhuǎn)化為熱能的定理。根據(jù)焦耳定律，如果大電流持續(xù)流經(jīng)電阻，則部分電能將轉(zhuǎn)化為熱量，從而使電阻產(chǎn)生高熱能，這種物理現(xiàn)象在生活中得到體現(xiàn)，是“熱現(xiàn)象”。因?yàn)殡姎鈺?huì)產(chǎn)生更多的電流，所以在電氣的最高頻率處會(huì)發(fā)生發(fā)熱現(xiàn)象，并且當(dāng)這些電流通過(guò)電阻器時(shí)，電阻器的發(fā)熱現(xiàn)象更加明顯。根據(jù)能量公式Q=I2Rt，熱電流的增加會(huì)使電阻隨著電流的減小而減小。當(dāng)大量電流流經(jīng)電阻時(shí)，熱能會(huì)增加，使電加熱單元變得更加重要。

（2）介質(zhì)損耗。在正常情況下，在交變電場(chǎng)的影響下，環(huán)境中電絕緣的極化方向會(huì)發(fā)生很大變化，并且這種變化會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，在失去電絕緣的情況下會(huì)引起電轉(zhuǎn)換，溫度的變化。例如，公式P=U2UCtgδ用于測(cè)量介電損耗的增益，其中P為介電損耗，U為施加的電壓，C為等效介電功率，tgδ是由于變電站運(yùn)行熱應(yīng)力導(dǎo)致的介電損耗的切線值。介于介電損耗，在變電站運(yùn)行期間加熱電氣連接有許多特定原因。

2.2 外部原因

（1）操作不當(dāng)。由于變電站會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，而電連接器通常產(chǎn)生的熱量較少。因此，如果電氣連接的導(dǎo)熱功率高于正常水平，則可能是因?yàn)橄嚓P(guān)人員在操作中的失誤所導(dǎo)致。例如，設(shè)備的電壓表接頭通常僅接觸一側(cè)，但工人卻使用大量的導(dǎo)電膠，這些灰塵會(huì)在堆積時(shí)變熱。不規(guī)范操作主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是導(dǎo)電膏的涂抹工藝不符合規(guī)定要求，影響電氣接頭的發(fā)熱；二是粘貼膠漿時(shí)，如果變電站工作人員在電氣設(shè)備和連接器的接觸面上涂抹的導(dǎo)電膏的厚度超過(guò)0.15 mm，則電連接器很容易過(guò)熱；三是電連接器經(jīng)過(guò)表面處理，會(huì)使接觸面變得粗糙，增加電連接器的電阻，而有效接觸面較小，容易使電連接器發(fā)熱。

（2）設(shè)備質(zhì)量。變電站運(yùn)行期間的電氣設(shè)備質(zhì)量對(duì)變電站的運(yùn)行具有重大影響。電氣設(shè)備的質(zhì)量較差，或者電氣設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作不科學(xué)，會(huì)導(dǎo)致電氣接頭過(guò)熱。如果絕緣介質(zhì)的質(zhì)量較差，則可能導(dǎo)致電源不穩(wěn)定，并增加負(fù)載容量，使電路出現(xiàn)故障。

（3）天氣影響。由于天氣條件的影響，電氣接頭過(guò)熱的情況更為常見(jiàn)。電氣接頭金屬導(dǎo)體上的觸點(diǎn)經(jīng)常暴露在空氣中，在太陽(yáng)、雨水和氣體的影響下，存在氧化和生銹的現(xiàn)象。此外，由于電氣設(shè)備的墊片通常由金屬材料制成，并長(zhǎng)時(shí)間與空氣直接接觸，暴露在陽(yáng)光和雨水中，在空氣中活性氣體的影響下，密封件更容易生銹和氧化。在大風(fēng)天氣的影響下，可能導(dǎo)致電氣接頭松動(dòng)并導(dǎo)致接觸不良，增加了電線產(chǎn)生的熱量，從而導(dǎo)致其發(fā)熱。

3 變電運(yùn)行電氣接頭發(fā)熱問(wèn)題的對(duì)策

3.1 嚴(yán)格符合安裝規(guī)范

安裝變電設(shè)備必須符合相關(guān)的規(guī)范。首先，必須認(rèn)真仔細(xì)檢查新設(shè)備，以確定新設(shè)備的質(zhì)量和性能是否符合視覺(jué)、觸覺(jué)和技術(shù)手段的使用標(biāo)準(zhǔn)。其次，電連接器的電阻容易積累熱量，因此必須在安裝新設(shè)備之前對(duì)其進(jìn)行電氣試驗(yàn)。電氣接頭通常由銅和鋁制成，并且這兩種材料的電阻值必須相同，而在相同的長(zhǎng)度下，銅和鋁的阻值是其他金屬的2倍，因此在高阻值的情況下要慎重進(jìn)行電氣試驗(yàn)。在選擇束帶和疊層設(shè)備時(shí)，應(yīng)控制束帶和疊層的熱穩(wěn)定性、波動(dòng)性和載流能力，以避免錯(cuò)誤選擇不良的產(chǎn)品，導(dǎo)致過(guò)熱，影響接頭的安全性。此外，根據(jù)設(shè)備的特性和安裝要求，必須嚴(yán)格按照安裝步驟進(jìn)行安裝，避免由于安裝問(wèn)題而造成隱患。例如，如果電氣接頭的焊接質(zhì)量不合格，則很容易導(dǎo)致接頭松動(dòng)引起發(fā)熱。

3.2 完善電氣接頭發(fā)熱維修工作

（1）完善維修工作的必要性。變電站運(yùn)行期間電氣連接發(fā)熱現(xiàn)象比較常見(jiàn)。因此，有必要加強(qiáng)電氣連接發(fā)熱的控制和搶修工作，確保電氣設(shè)備在日常維護(hù)和檢修中的可靠性。另外，在處理電氣接頭發(fā)熱時(shí)，首先要了解故障發(fā)生的部位和原因[3]。例如，電氣絕緣開(kāi)關(guān)的發(fā)熱部位有電線、樁和旋轉(zhuǎn)球頭，當(dāng)電過(guò)熱時(shí)，每次的熱量分布可能不同。為此，需要維護(hù)和糾錯(cuò)，以找到特定的加熱位置來(lái)應(yīng)對(duì)電連接器的加熱。

（2）維修過(guò)程中的注意事項(xiàng)。首先，維修人員應(yīng)該尋找電氣接頭發(fā)熱的具體部位，在日常的檢修和測(cè)試中，確保測(cè)試儀器足夠精密，保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在檢修過(guò)程中，工作人員可以利用紅外線測(cè)溫設(shè)備，對(duì)電氣接頭不同部位進(jìn)行檢查，并盡量減少斷引點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后盡快找出問(wèn)題的原因，并針對(duì)其具體情況選擇維修策略。在處理電氣接頭表面時(shí)，保證表面光滑，工作人員可以使用銼刀將表面不平整和毛刺的地方銼掉，利用除油劑將表面的污漬清洗干凈，確保表面沒(méi)有氧化膜。除此之外，在電氣接頭涂抹導(dǎo)電膏的過(guò)程中，導(dǎo)電膏的厚度如果不符合規(guī)則，就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電膏的隧道效應(yīng)發(fā)生，因此在維修過(guò)程中，工作人員還應(yīng)該保持導(dǎo)電膏的厚度在0.1 mm左右。

3.3 加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的巡檢工作

變電站設(shè)備投入運(yùn)行后，工人必須對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行檢查，識(shí)別并解決電氣接頭的發(fā)熱問(wèn)題，以保障變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。變電站通常建在山區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)，這些地區(qū)的氣候條件非常惡劣，而電氣接頭非常容易受到外界環(huán)境的影響。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，電氣接頭會(huì)容易受到風(fēng)、日曬、雨淋和噴射氣體的損壞，并且電氣接頭屬于金屬導(dǎo)體，暴露在空氣中就會(huì)與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，使電氣接頭發(fā)生生銹或氧化現(xiàn)象。如果產(chǎn)生生銹現(xiàn)象，可能導(dǎo)致其電阻超出正常水平的100倍。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中且特別容易過(guò)熱并可能導(dǎo)致故障的電氣接頭，可以使用紅外溫度計(jì)檢查電氣接頭是否有發(fā)熱跡象，并找到具體的發(fā)熱部位，以進(jìn)行預(yù)檢測(cè)。此外，在我國(guó)的許多地區(qū)，一年中的風(fēng)相對(duì)較大。在風(fēng)力變電站線路的影響下，電氣接頭容易發(fā)生松動(dòng)的情況，從而導(dǎo)致接觸不良的現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)防風(fēng)建筑所使用的線路的處理，以防止電氣接頭松動(dòng)和接觸不良。

3.4 安裝使用保護(hù)罩

長(zhǎng)期暴露在空氣中，會(huì)導(dǎo)致電氣接頭受到周?chē)h(huán)境的強(qiáng)烈影響，而且電氣接頭所處的地區(qū)環(huán)境惡劣，這使得電器接頭的故障發(fā)生概率顯著增加。針對(duì)這種情況，可以采用安裝保護(hù)罩的方式來(lái)減少電氣接頭與外界環(huán)境的接觸。例如，為了防止雨水影響隔離開(kāi)關(guān)接頭，可以在兩側(cè)或隔離開(kāi)關(guān)上安裝屏蔽蓋，防止隔離開(kāi)關(guān)接頭的位置不會(huì)由于環(huán)境影響發(fā)生松動(dòng)或者發(fā)熱的情況。安裝保護(hù)罩一般是安裝延長(zhǎng)板、側(cè)板和基板，其中延長(zhǎng)板和側(cè)板的高度應(yīng)該低于基板，這樣才能夠有效保護(hù)電氣接頭不受外界環(huán)境影響。安裝保護(hù)罩不僅可以延長(zhǎng)變電站設(shè)備的使用壽命，而且可以為變電站設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供安全保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，作為電力系統(tǒng)的組成部分，變電站的運(yùn)行對(duì)于確保整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定尤為重要，電氣接頭發(fā)熱是變電站運(yùn)行中的常見(jiàn)故障之一，會(huì)影響電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，有必要分析變電站運(yùn)行中電氣接頭發(fā)熱的問(wèn)題，嚴(yán)格控制設(shè)備安裝程序，并進(jìn)行維修和優(yōu)化。此外，在進(jìn)行變電站設(shè)備的巡檢時(shí)，應(yīng)安裝并使用蓋板，以最大限度地減少環(huán)境因素的影響，確保后期操作的安全性和維護(hù)性。