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【摘要】本文首先对变电站设备运行发热的原因进行分析，结合在实际工作中设备发热对变电站安全运行存在的威胁和影响，提出了对变电设备的监控与诊断方案，从而提高无人值班变电站设备运行的管理。
【关键词】变电站 设备发热监控诊断处理方案
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
随着我国变电站应用技术的进步和发展，在设备运行过程中发现，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、闸刀触头比较容易产生发热等异常情况。本文通过对设备发热的分析提出建议性的监控与诊断方法以供参考！
1、分析变电站设备运行发热原因
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，在通电的时间t内，总的发热量: 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、日晒、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，这种恶性循环的结果最终将导致设备连接点烧断（造成事故）。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。
2、电气设备运行监控方法
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，以確保电气设备的运行情况始终处于受控、在控状态。
2.1、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)测温情况要及时记入《大电流连接点检查卡》，同时记录测温当时设备的负荷电流、环境温度，以便比较。
(3)测温诊断周期。运行中的设备应普测2次／a(宜在年度检修和“高温、高荷”前进行)，发现问题的应在检修后再测试一次，以便比较。新投入运行的设备应在带预定负荷后测试一次，然后根据运行方式改变、负荷变化、高温天气等情况纳入正常周期。同时再根据负荷增长及变化情况，适当调整测试周期。
2.2、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。
(7)示温蜡片粘贴的同时，还必须按规定经常对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。
(8)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。
(9)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。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。
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。
3、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。
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、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。
3．3、同类比较法
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；若三相设备同时出现异常，可与同回路的同类设备比较；当三相负荷电流不对称时，应考虑负荷电流的影响；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；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。
3．4、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剧（单位：/℃）
结论分析
经过检测该变电站1056处，连续发现了220 kV正母闸刀B相触头发热，主变35kVA相套管桩头发热，35 kVA主变10 kV开关柜内B相空芯套管接头处铝排发热等20处严重发热点，并及时采取了降温措施，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，确保了电网的安全、稳定运行。
【参考文献：】
[1]郭培元．电力系统自动控制新技术[M]．北京：科学出版社，2010，18-30．
[2]丁书文．变电站综合自动化原理及应用[M]．北京：中国电力出版社，2008，12-18．
【关键词】变电站 设备发热监控诊断处理方案
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
随着我国变电站应用技术的进步和发展，在设备运行过程中发现，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、闸刀触头比较容易产生发热等异常情况。本文通过对设备发热的分析提出建议性的监控与诊断方法以供参考！
1、分析变电站设备运行发热原因
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，在通电的时间t内，总的发热量: 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、日晒、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，这种恶性循环的结果最终将导致设备连接点烧断（造成事故）。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。
2、电气设备运行监控方法
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，以確保电气设备的运行情况始终处于受控、在控状态。
2.1、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)测温情况要及时记入《大电流连接点检查卡》，同时记录测温当时设备的负荷电流、环境温度，以便比较。
(3)测温诊断周期。运行中的设备应普测2次／a(宜在年度检修和“高温、高荷”前进行)，发现问题的应在检修后再测试一次，以便比较。新投入运行的设备应在带预定负荷后测试一次，然后根据运行方式改变、负荷变化、高温天气等情况纳入正常周期。同时再根据负荷增长及变化情况，适当调整测试周期。
2.2、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。
(7)示温蜡片粘贴的同时，还必须按规定经常对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。
(8)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。
(9)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。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。
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。
3、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。
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、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。
3．3、同类比较法
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；若三相设备同时出现异常，可与同回路的同类设备比较；当三相负荷电流不对称时，应考虑负荷电流的影响；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；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。
3．4、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剧（单位：/℃）
结论分析
经过检测该变电站1056处，连续发现了220 kV正母闸刀B相触头发热，主变35kVA相套管桩头发热，35 kVA主变10 kV开关柜内B相空芯套管接头处铝排发热等20处严重发热点，并及时采取了降温措施，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，确保了电网的安全、稳定运行。
【参考文献：】
[1]郭培元．电力系统自动控制新技术[M]．北京：科学出版社，2010，18-30．
[2]丁书文．变电站综合自动化原理及应用[M]．北京：中国电力出版社，2008，12-18．