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摘要: 随着电力建设的发展，无人值班变电站已经成为发展的趋势，当变电站在无人值班的情况下变电设备运行的管理又该如何？本文通过实例对比分析发现，运行方式的改变，负荷变化较大；高温天气时，相关电气设备大电流的回路连接点、闸刀触头都比较容易产生发热等异常情况，发热严重时很可能导致设备连接点的烧断，引发事故，作者就这些相关的问题进行分析并提出有效的预防措施。
关键词: 变电站；变电设备；发热监控；
一、运行设备发热原因及危害
运动着的电子与导体内的分子发生摩擦和碰撞时，导体内的分子在碰撞的过程中获得能量，也使分子运动加快，这时电能转变为热能。电流流过金属导体时，导体会发热，这种现象称为电流的热效应。根据焦耳定律，在通电时间1小时内，总的发热量为: Q=0.24I2Rt
可见导体的发热情况与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与导体的截面积成正比(由于电阻值跟导体的截面积成正比)，同时也和电流持续时间的长短、导体的形状、散热环境等因素有关。由于变电运行设备电流回路连接点(闸刀触头)等位置经常受到风吹、雨淋、雪融、暴晒、冰冻等自然条件造成的侵蚀，经过长期运行后，这些接头很容易发生氧化、腐蚀，形成氧化膜，导致连接处接触电阻增大，接触不良。如果不及时处理或降低工作电流，在高负荷运行的情况下，接头氧化腐蚀会更加加剧，使接头电阻更大，局部温度急剧上升带来以下的危害：
导致材料的劣化。高温会导致有机绝缘材料的脆化，绝缘性能下降。
引发火灾事故。当电力设备温升过高，击穿绝缘引发短路事故，短路的热效应可引起燃烧。
损耗增加。导体发热会增大电阻，使电能的损耗进一步增大造成恶性循环，最终损坏设备。
在单台主变运行的情况下，运行方式改变期间，电流增大，如果不能及时掌握发热情况，就可能在不正常运行方式下发生更严重的事故，引起大范围的停电，从而影响人民群众的正常生活。
二、采用的监控方法
为提高电气设备运行的健康水平，防止电气设备大电流回路接点出现(如闸刀触头)发热或接触不良等异常情况，应采取以下措施，以确保电气设备的运行情况始终处于受控、在控状态。
2.1 示温蜡片法
(1)为保证变电站电气设备大电流回路的正常运行，必须加强对设备运行状况的监控管理，按发热监控工作流程进行巡视测温，确保变电设备保持健康运行状态。
(2)电气设备大电流回路各个接点必须粘贴示温蜡片，室外电气设备大电流回路各个接点也应该根据实际情况粘贴示温蜡片。
(3)示温蜡片粘贴情况作为设备验收的一项内容，当粘贴不齐时，应及时补贴齐全。
(4)示温蜡片的粘贴应能够正确反映接点温度。在一个变电站的同一电压等级应粘贴同一颜色(温度)的示温蜡片，以易于巡视观察。
(5)开关柜内正常运行时不能观察到的接点，也应粘贴示温蜡片，利用停电机会进行检查。
(6)根据示温蜡片的变化情况及时进行测温检查。当柜内设备接点示温蜡片有熔化或脱落情况，因安全生产急需用万能钥匙打开柜门进行测温时，则应汇报站长，经批准后才能实施，同时做好相应的安全措施，严格监护。
2.2 定期红外测温诊断
红外测温诊断目前分点红外测温和红外成像测温两种，红外成像测温比点红外测温更精确、方便，但成本较高。
(1)红外测温对检测环境的要求：温度≥0℃ ，湿度≤80％；应避免在雷、雨、雾、雪天气下进行；户外检测一般应在日出之前、日落之后、阴天或晚上进行；户内检测宜熄灯进行。
(2)运行设备用红外线测温仪进行测温，检测设备发热的程度。为保证测温的正确性，测温前应仔细检查测温仪的距离，按说明要求准确设置辐射值，并按规定做好相应的记录。
(3)运行方式发生变化、负荷增加较大、高温、降雪等特殊情况出现时，必须对相应设备大电流回路(闸刀接触)的运行情况进行针对性的测温检查。
(4)红外测温检查要按“检查卡”所列内容逐点进行，并认真详细记录。测温后必须通过《热点监控管理系统》与历次检查、测温情况及近期负荷进行对比和分析。
(5)经过《热点监控管理系统》对比分析发现的问题，要列入重点监控内容。温度上升超过规定值时，必须立即进行处理。
（6）我公司规定每年6月至9月份的迎峰渡夏期间，500、220kV变电站每十天对全站的设备进行一次测温工作；110、35kV变电站每十五天对全站的设备进行
一次测温工作；并作好记录。其它月份，每一个月对全站的设备进行一次测温工作，并作好记录。
为及时掌握变电设备的运行变化情况，正确分析、判断变电设备大电流回路(闸刀接触)有无发热及发热的严重程度，可以按各变电站的设备接线、设备分布情况，列出不同间隔的《大电流连接点检查卡》，将所辖变电站设备的大电流接点、闸刀触头等情况全部列入检查卡，纳入运行监控、红外测温诊断中。
三、诊断方法
3．1 定义法
温升(单位K)：用同一检测仪器测得的被测物体表面温度和环境温度参照体表面温度之差。
温差(单位K)：用同一检测仪器测得的不同被测物体或同一被测物体不同部位之间的温度之差。
3.1.1绝对温度判断法
这种方法是将检测的过热部位的温度对照GB/T11022-1999和DL/T664-1999中物体最大工作温升和相对温差表进行诊断。可以直接判断缺陷的程度。但此方法只能就事论事，无法体现红外诊断技术的超前诊断优越性；相对温差法就可以弥补它的不足。
3.1.2相对温差法
相对温度：两个对应检测点之间的温差与其中较热点温升之比的百分数。相对温差δt可用下式求出:
δt= (t1－t2)×100％/tl = ( T1－T2 )×100％/(T1－T0)
式中t1和T1分别表示发热点的温升和温度；t2和T2分别表示正常相对应点的温升和温度；T0表示环境温度参照体的温度。
环境温度参照体，即采集环境温度的物体。环境温度参照体可能不具有当时的真实环境温度，但具有与被测物体相似的物理属性，并与被测物体处在相似的环境之中。
3．2 同类比较法
(1)在同一电气回路中，当三相电流对称和三相(或两相)设备相同时，比较三相(或两相)电流致热型设备对应部位的温升值，可判断设备是否正常。
(2)若三相设备同时出现异常，可与同回路的同类设备比较。
(3)当三相负荷电流不对称时，应考虑负荷电流的影响。
(4)对于型号规范相同的电压致热型设备，可根据温升值的差异来判断设备是否正常。
(5)电压致热型设备的缺陷宜用允许温升或同类允许温差的判断依据来确定。
3．3 相对温差判断法
部分电流致热型电气设备的相对温差可依据表1进行判断。
表1部分电流致热型电气设备的相对温差判据
注：当发热点的温升值＜10 K时，不宜按上表确定。
3．4 电气设备外部检测部分
对于隔离开关，应主要检测两端顶帽接点、由弹簧压接的触头、支持绝缘子、出线套管与导线搭接处、动静触头连接处等。对于穿墙套管，应主要检测两端的引线接点、支撑铁板等；对于一次设备接头，应主要检测一次设备的外部引流接头和与之相配套的接点线夹；对于输电线路和母线，应主要检测导线线夹和导线的连接处、母线桥伸缩节等。电气设备外部热缺陷的诊断可参照表2。
表2 电气设备外部热缺陷诊断判据 /℃
四、实例分析
红外测温由于受到辐射率、测试角度、距离系数、目标尺寸、环境等因素的影响要通过精确测量设备的温度来判断设备是否则存在问题时，往往不能正的判断。因此，我们在对运行的电力设备进行红外测温诊断时，在大多数情况下，是通过比较影响电力设备红外测温准确性和可靠性的因素法來判断的，即相邻相的横向比较和本身不同部位的纵向比较。通过这种方法快速的发现有可能的发热部位，然后针对该部位作精确的温度测量，发现缺陷及时停电处理。
横向比较就是通过不同相之间相同部位的红外照片进行比较，进而发现发热部位。下面三张图片分别是110kV陆渡变10kV1111渡东线母线闸刀a、b、c三相的红外测温照片。通过三图的比较可以发现，在三相刀口处的温度均比较高，但是尚未达到紧急的程度，当时这条线路正处于过负荷的临界点，可以判断这主要是由于负荷过重引起的发热，且不具备切割负荷的条件，需要重点加强监控。一旦达到故障的标准必须马上停电抢修。
图a 图b 图c
纵向比较对同一设备的不同部位进行比较。如图图1是#1主变25013刀闸静触头的接头部分，图2是是#1主变25013刀闸动触头的接头部分。作为同一个设备的不同部位，流过的电流是一样的，但是发热温度却不一样，图1的温度要明显高于图2，所以可以看出静触头的连接部分还是接触电阻较大，处理还是同前面的情况。
五、结束语
综上所述：通过变电站采用该方法，能及时发现设备运行情况并采取相应的预防措施，从而有效地避免了因闸刀触头、线夹等发热损毁而造成的大面积、长时间停电事故的发生，确保了电网的安全、稳定运行。
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看
关键词: 变电站；变电设备；发热监控；
一、运行设备发热原因及危害
运动着的电子与导体内的分子发生摩擦和碰撞时，导体内的分子在碰撞的过程中获得能量，也使分子运动加快，这时电能转变为热能。电流流过金属导体时，导体会发热，这种现象称为电流的热效应。根据焦耳定律，在通电时间1小时内，总的发热量为: Q=0.24I2Rt
可见导体的发热情况与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与导体的截面积成正比(由于电阻值跟导体的截面积成正比)，同时也和电流持续时间的长短、导体的形状、散热环境等因素有关。由于变电运行设备电流回路连接点(闸刀触头)等位置经常受到风吹、雨淋、雪融、暴晒、冰冻等自然条件造成的侵蚀，经过长期运行后，这些接头很容易发生氧化、腐蚀，形成氧化膜，导致连接处接触电阻增大，接触不良。如果不及时处理或降低工作电流，在高负荷运行的情况下，接头氧化腐蚀会更加加剧，使接头电阻更大，局部温度急剧上升带来以下的危害：
导致材料的劣化。高温会导致有机绝缘材料的脆化，绝缘性能下降。
引发火灾事故。当电力设备温升过高，击穿绝缘引发短路事故，短路的热效应可引起燃烧。
损耗增加。导体发热会增大电阻，使电能的损耗进一步增大造成恶性循环，最终损坏设备。
在单台主变运行的情况下，运行方式改变期间，电流增大，如果不能及时掌握发热情况，就可能在不正常运行方式下发生更严重的事故，引起大范围的停电，从而影响人民群众的正常生活。
二、采用的监控方法
为提高电气设备运行的健康水平，防止电气设备大电流回路接点出现(如闸刀触头)发热或接触不良等异常情况，应采取以下措施，以确保电气设备的运行情况始终处于受控、在控状态。
2.1 示温蜡片法
(1)为保证变电站电气设备大电流回路的正常运行，必须加强对设备运行状况的监控管理，按发热监控工作流程进行巡视测温，确保变电设备保持健康运行状态。
(2)电气设备大电流回路各个接点必须粘贴示温蜡片，室外电气设备大电流回路各个接点也应该根据实际情况粘贴示温蜡片。
(3)示温蜡片粘贴情况作为设备验收的一项内容，当粘贴不齐时，应及时补贴齐全。
(4)示温蜡片的粘贴应能够正确反映接点温度。在一个变电站的同一电压等级应粘贴同一颜色(温度)的示温蜡片，以易于巡视观察。
(5)开关柜内正常运行时不能观察到的接点，也应粘贴示温蜡片，利用停电机会进行检查。
(6)根据示温蜡片的变化情况及时进行测温检查。当柜内设备接点示温蜡片有熔化或脱落情况，因安全生产急需用万能钥匙打开柜门进行测温时，则应汇报站长，经批准后才能实施，同时做好相应的安全措施，严格监护。
2.2 定期红外测温诊断
红外测温诊断目前分点红外测温和红外成像测温两种，红外成像测温比点红外测温更精确、方便，但成本较高。
(1)红外测温对检测环境的要求：温度≥0℃ ，湿度≤80％；应避免在雷、雨、雾、雪天气下进行；户外检测一般应在日出之前、日落之后、阴天或晚上进行；户内检测宜熄灯进行。
(2)运行设备用红外线测温仪进行测温，检测设备发热的程度。为保证测温的正确性，测温前应仔细检查测温仪的距离，按说明要求准确设置辐射值，并按规定做好相应的记录。
(3)运行方式发生变化、负荷增加较大、高温、降雪等特殊情况出现时，必须对相应设备大电流回路(闸刀接触)的运行情况进行针对性的测温检查。
(4)红外测温检查要按“检查卡”所列内容逐点进行，并认真详细记录。测温后必须通过《热点监控管理系统》与历次检查、测温情况及近期负荷进行对比和分析。
(5)经过《热点监控管理系统》对比分析发现的问题，要列入重点监控内容。温度上升超过规定值时，必须立即进行处理。
（6）我公司规定每年6月至9月份的迎峰渡夏期间，500、220kV变电站每十天对全站的设备进行一次测温工作；110、35kV变电站每十五天对全站的设备进行
一次测温工作；并作好记录。其它月份，每一个月对全站的设备进行一次测温工作，并作好记录。
为及时掌握变电设备的运行变化情况，正确分析、判断变电设备大电流回路(闸刀接触)有无发热及发热的严重程度，可以按各变电站的设备接线、设备分布情况，列出不同间隔的《大电流连接点检查卡》，将所辖变电站设备的大电流接点、闸刀触头等情况全部列入检查卡，纳入运行监控、红外测温诊断中。
三、诊断方法
3．1 定义法
温升(单位K)：用同一检测仪器测得的被测物体表面温度和环境温度参照体表面温度之差。
温差(单位K)：用同一检测仪器测得的不同被测物体或同一被测物体不同部位之间的温度之差。
3.1.1绝对温度判断法
这种方法是将检测的过热部位的温度对照GB/T11022-1999和DL/T664-1999中物体最大工作温升和相对温差表进行诊断。可以直接判断缺陷的程度。但此方法只能就事论事，无法体现红外诊断技术的超前诊断优越性；相对温差法就可以弥补它的不足。
3.1.2相对温差法
相对温度：两个对应检测点之间的温差与其中较热点温升之比的百分数。相对温差δt可用下式求出:
δt= (t1－t2)×100％/tl = ( T1－T2 )×100％/(T1－T0)
式中t1和T1分别表示发热点的温升和温度；t2和T2分别表示正常相对应点的温升和温度；T0表示环境温度参照体的温度。
环境温度参照体，即采集环境温度的物体。环境温度参照体可能不具有当时的真实环境温度，但具有与被测物体相似的物理属性，并与被测物体处在相似的环境之中。
3．2 同类比较法
(1)在同一电气回路中，当三相电流对称和三相(或两相)设备相同时，比较三相(或两相)电流致热型设备对应部位的温升值，可判断设备是否正常。
(2)若三相设备同时出现异常，可与同回路的同类设备比较。
(3)当三相负荷电流不对称时，应考虑负荷电流的影响。
(4)对于型号规范相同的电压致热型设备，可根据温升值的差异来判断设备是否正常。
(5)电压致热型设备的缺陷宜用允许温升或同类允许温差的判断依据来确定。
3．3 相对温差判断法
部分电流致热型电气设备的相对温差可依据表1进行判断。
表1部分电流致热型电气设备的相对温差判据
注：当发热点的温升值＜10 K时，不宜按上表确定。
3．4 电气设备外部检测部分
对于隔离开关，应主要检测两端顶帽接点、由弹簧压接的触头、支持绝缘子、出线套管与导线搭接处、动静触头连接处等。对于穿墙套管，应主要检测两端的引线接点、支撑铁板等；对于一次设备接头，应主要检测一次设备的外部引流接头和与之相配套的接点线夹；对于输电线路和母线，应主要检测导线线夹和导线的连接处、母线桥伸缩节等。电气设备外部热缺陷的诊断可参照表2。
表2 电气设备外部热缺陷诊断判据 /℃
四、实例分析
红外测温由于受到辐射率、测试角度、距离系数、目标尺寸、环境等因素的影响要通过精确测量设备的温度来判断设备是否则存在问题时，往往不能正的判断。因此，我们在对运行的电力设备进行红外测温诊断时，在大多数情况下，是通过比较影响电力设备红外测温准确性和可靠性的因素法來判断的，即相邻相的横向比较和本身不同部位的纵向比较。通过这种方法快速的发现有可能的发热部位，然后针对该部位作精确的温度测量，发现缺陷及时停电处理。
横向比较就是通过不同相之间相同部位的红外照片进行比较，进而发现发热部位。下面三张图片分别是110kV陆渡变10kV1111渡东线母线闸刀a、b、c三相的红外测温照片。通过三图的比较可以发现，在三相刀口处的温度均比较高，但是尚未达到紧急的程度，当时这条线路正处于过负荷的临界点，可以判断这主要是由于负荷过重引起的发热，且不具备切割负荷的条件，需要重点加强监控。一旦达到故障的标准必须马上停电抢修。
图a 图b 图c
纵向比较对同一设备的不同部位进行比较。如图图1是#1主变25013刀闸静触头的接头部分，图2是是#1主变25013刀闸动触头的接头部分。作为同一个设备的不同部位，流过的电流是一样的，但是发热温度却不一样，图1的温度要明显高于图2，所以可以看出静触头的连接部分还是接触电阻较大，处理还是同前面的情况。
五、结束语
综上所述：通过变电站采用该方法，能及时发现设备运行情况并采取相应的预防措施，从而有效地避免了因闸刀触头、线夹等发热损毁而造成的大面积、长时间停电事故的发生，确保了电网的安全、稳定运行。
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看