高压配电网运行电气节点发热成因及应对策略分析

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  【摘 要】文章结合电力生产实际,围绕10kV以及下配电网运行中电气节点发热的突出问题,根据冬季高峰负荷下设备测温普查情况,分析了节点发热的现状及其影响节点发热的因素,介绍了当前电气节点的测温检测技术,并针对影响电气节点发热的主要因素,提出了一些节点防治的措施和方法。
  【关键词】高压配电网;热像仪;电气节点;红外远程监控设备
  1、节点发热现象以及相关的分布规律分析
  在2012年间,在我国某个城市中用电高峰期时间内,这一个城市的电力部门开展了针对10kv以下的电网特别巡查任务,具体时间保持为一个月,在整个特别巡检的过程中,一共发现了出现节点发热的缺陷处一共270处左右,在其中发热缺陷比较严重的大约63处,发热缺陷发生处集中在公共使用的低压变压器的开关处以及连接线夹的位置。对于电气节点发生的发热缺陷而言,其规律如下:(1)对于电压相对比较低(0.4kv)的线路设备而言,其发热主要原因是电流过大而导致的,而对于大部分一般电压大小(10kv)的线路设备而言,这样的情况相对比较少一些。(2)对于一些线路老化比较严重以及负荷比较大的线路设备而言,其发热缺陷相对比较多;(3)对于长时间裸露在空气中的线夹的连接部分发现的发热缺陷比较多,而对于密封状态下的电缆而言,相对较少。
  2、导致节点发热的主要原因分析
  设备与导线和导线之间的连接部分,因为受到金属表面的光滑度的影响,导致这些接头中间出现极少部分的突出点产生了一定的接触,当电流经过很小的导电斑点时,电流线发生了收缩产生了收缩电阻;接触面长期通过电流热胀冷缩,致使大气侵入气隙,并在电热作用下,表面氧化形成氧化层即膜电阻。收缩电阻与膜电阻共同构成了接触电阻,电流流过接触电阻发热。导体发热公式:
  Q=12Rt (1)
  在上面的式子中,其中I代表的是流经导体的电流大小,R代表的是电阻的实际大小,节点的电阻主要为接触电阻,t代表的是发热时间的长短。从上面的公式(1)中,我们可以显然的可以看出:除流经线路设备节点的电流增大因素会导致节点发热之外,接触电阻增大同样会导致节点发热,温升异常。
  根据笔者相关的分析结果表明,影响接触电阻增大的因素有:
  (1)铝质导体的固有特性。配网系统中使用较多的是铝导线,其断面极容易被氧化,绝缘铝线易被绝缘中分解出的卤化氢气体腐蚀。铝质导体膨胀系数大,随着通过电流的变化,热胀冷缩,造成线夹节点处空隙加大,接触电阻增大。
  (2)节点连接处质量差,导体连接不牢固,施工工艺把关不严,接触电阻增大;铜铝之间处理不当,在电腐蚀作用下,接触电阻增大。
  (3)导线受风力作用和机械振动等因素的影响,其连接点处的螺栓发生松动,导致连接处的有效接触面积减小,增大了接触电阻。
  (4)刀闸长期运行锈蚀,失去固有的弹性强度,在操作中出现断裂,刀闸口接触松动,增大接触电阻。
  (5)在两个接头之间还存在一定的杂质,比如油污、泥土等等;
  (6)对于导线线夹进行安装的过程中,操作不当或是安装位置出现差错,出现了断股或者是散股等现象,使得导线线夹部位出现了涡流。
  就一般情况下来讲,常见的发热现象分为两种:一种是内部发热,一种是外部发热,而节点的发热则属于外部至热现象,一般情况下而言,外部至热现象一般是因为长时间的将电气接头暴露在空气当中,使得整个金属导体表面部分受到严重的化学腐蚀以及空气温度变化而产生的热胀冷缩现象使得导体内部的连接功能受到一定程度的损耗,导致接触电阻增大,而其实际的发热功率主要取决于通过的电流以及接触电阻的大小。
  3、导致节点发热的主要原因处理以及检测对策研究
  (1)红外线热成像测温技术
  所谓的红外线热成像测温技术是一种对物体所散发的热量进行检测的技术,其主要是将热量的分布图进行捕捉,并且在相应的仪器上面形成热量分布图像。所谓的红外线,指的是电磁波谱中处于微波波段以及红光(可见)之间的一种极为特殊的红外光。而红外线成像仪器这是通过相应的传感装置以及光学镜头进行成像,其成像的实际原理为:任何温度不在绝对零度以下,其表面就会根据其实际温度向外部不间断的发散红外线。而物体本身的温度不同,那么其辐射的能量大小也会不同。而红外热成像仪器则是通过光学成像物镜、光机扫描系统以及红外线探测装置,在对于物体不进行任何接触的情况下,对物体表面辐射的热量进行探测并且成像,并且将这种热信号转变为相应的电信号,再经过电子系统的处理,反映在现实屏幕上。对于那种便携式的热成像仪器而言,其使用方面,被广泛的运用在工业的实际生产测量过程中。
  (2)等电位温度检测探头温度测量技术
  所谓的等电位温度检测探头温度测量技术,其本质是通过热传导技术原理,主要的温度测试金属线,与相应的导体节点进行直接的接触,这种接触测温的方式就叫做接触式直接测温法。而其温度测量的探头将实际的温度通过型号的转变将其传到后台的集中控制系统中,这也同样实现了关键设备节点部位的不间断温度测试。
  (3)两种检测办法优缺点对比
  对于红外线热成像测温技术而言,其主要的优点在于安全性较高、运转不停止、不进行解体、不进行任何的接触,并且其显示的数据包括所有的扫描到的物体所有的温度信息,信息含有量非常多;其最大的缺点在于在测试的过程中,极容易受到环境因素的影响,其中包括温度、湿度以及光透程度。
  对于等电位温度检测探头温度测量技术而言,其主要的优点在于,受到的环境带来的影响极小,能够保持极高的准确性以及稳定性;但是等电位温度检测探头温度测量技术的缺陷也极为的明确,其测量的范围局限性很大,只能对局部的温度进行测量,如果要进行大范围的温度测试,就必须安装许多的测试探头进行测试,并且在后续的维护过程中,工作量相当的巨大。
  (4)针对一些新建成的配网工程相应的节点进行详细准确的温度测量
  在新建工程投入使用的最初阶段,各式各样的设备以及施工过程中所存在的缺陷将一一的暴露出来,所以在这个时间段,应该对相应的电缆终端头、设备线夹等进行详细准确的温度测试,并且对出现的热点进行及时的处理,防止在日后的使用过程中导致大的问题发生。
  (5)将高峰负荷温度测试措施有效的落实
  对于配电运管部门而言,在进行配电设备日常的巡视过程中,并不应该仅仅在季节性高峰期进行设备巡检,更应该在日常生活中对可能出现的高峰期进行用电设备的巡检工作,对于一些易发生跳闸问题的公共变压器进行负荷测试,并且细心寻找出现事故的节点,这样可以将节点发热的问题有效的减少。并且随着我国配电自动化工程不断地发展以及进步,配网设备相应的监视测量技术将更加的成熟,这也会使得节点发热缺陷得到有效地治理。
  4、结束语
  就我国目前情况而言,配电网络中节点发热的现象已经较为普遍,这就要求相应的配网运行部门必须对节点发热相关的治理力度进行加强,并且将节点发热所造成的故障停电次数以及更为严重的后果最大限度的进行减少以及降低。只有这样,才能真正的做到安全用电、放心用电。
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