赵军

摘要：近年来，变电设备过热缺陷频发，特别是在高负荷的关键时期。变电设备导电回路过热缺陷的频发导致变电设备安全运行水平的下降，对于电网的安全稳定运行构成了隐患。而且变电设备导电回路的过热易导致主设备非停事件发生，降低设备可用系数等可靠性指标，影响了企业在同业对标工作的总体指标排名。為此文中选取了一年来变电设备过热事件进行分析，并结合设备设计标准、运行检修要求，查找规律，摸清特性，力争从根源上解决问题，制定措施。旨在降低发热隐患事件的发生频次，提高变电设备精益化管理水平。

关键词：变电设备；过热缺陷；高负荷；隐患；可靠性指标

本文以电接触理论中接触电阻的经典理论为基础，综合考虑设备端子设计、母排及变电设备安装技术标准的要求，对设备发热的原因进行了深入的分析，并结合运维检修的经验和标准规范的要求针对性的制定了例如针对螺杆接触改为螺纹抱箍型接线板、铜铝对接接触使用复合铜铝过渡片、螺钉紧固接触静触头环改为抱箍型接触、例行状态检修开展回路电阻测试、触指（头）镀银层现场电刷镀修复技术、采用力矩扳手进行紧固验收等一系列可行的防范措施，对今后的变电设备运维检修管理及现场工作均具有一定的参考价值。

1缺陷情况统计分析

1.1基本情况

在生产管理信息系统（PMS）中统计的缺陷，通过人工分辨缺陷内容、缺陷原因及处理情况共清理出设备发热相关缺陷41条。发热设备的电压等级在10、35、110、220kV均有分布。由于发热主要为导电回路的连接部位涉及到的设备类型为：主变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、穿墙套管、电力电容器。

1.2缺陷分布分析

从缺陷在设备类型、设备电压等级进行了统计分析、并根据缺陷内容及具体情况将缺陷在各类设备中出现的部位进行了分类，其中将固定连接类型定义为母线装置；将开关类设备的活动连接部位定义为触头装置，具体分布数据见表1-3。

1.3缺陷原因分析

通过缺陷的分布分析及缺陷的明细列表可以看出。从设备类型上看隔离开关和电容器设备发热缺陷数偏高，这主要是由于：①隔离开关触头、触指接触部位刀口发热、设备线夹与隔离开关连接处发热、此外比较异常的为220kV铁山变电站GW16型隔离开关的静触头单螺栓紧固设计缺陷导致的5起发热缺陷。其他隔离开关缺陷主要原因在与触头及触指弹簧结构的设计使得触指压力降低、触指的镀银层的脱落损坏或根本没有达到：导电回路主触头镀银层厚度应不小于20μm的技术要求、隔离开关的连接线夹、接线抱箍的紧固螺栓锈蚀引起的紧固力下降也是隔离开关发热缺陷的主要原因之一；②高压电容器发热的缺陷的主要原因在于目前普遍采用的分散式结构，汇流软铜线连接采用的铜端子与汇流铝排直接连接引起的接触部位发热导致的软铜线烧损。③对于比较重要的主变压器可以看出缺陷的部位均出现在中压或低压侧，主要原因还在于中低压导电部件的单螺杆设计和安装的质量即连接处的受力和螺栓质量及紧固是否满足要求。

2设备发热的机理分析

2.1接触电阻简介

导电回路电流型致热最关键的原因在于导体接触部位接触电阻的增大。由霍尔姆（Holm）接触电阻理论可知，在导体相互连接的接触面上存在接触电阻，接触电阻Rj可以分为两部分：Rj=Rc+Rb，其中Rc为收缩电阻；Rb为膜层电阻。任何接触表面都是由许多不同形状的微凸峰和凹谷组成，呈现一定的表面几何特征。表面几何特征可采用形貌参数来描述，最常用的表面形貌参数是表面粗糙度，它取表面上某一个截面的外形轮廓曲线来表示。电流从各个相接触的小面积尖峰处通过，因此，接触面的总电阻等于各个接触点的电阻的并联值。

根据霍尔姆理论，流过这种非金属膜层的电流是通过隧道效应完成的，导体与导体接触处由于有接触电阻的存在，当电流通过它时必然产生焦耳热使接触点局部区域温度升高。温度升高又会促进表面膜的生长，使接触电阻增大，严重时接触点的温度可达到接触元件材料的软化点、熔化点，甚至沸腾点。在实际工程当中根据已有的接触电阻和接触力的关系来估算总的接触电阻。计算接触电阻Rj的经验公式：

式中：Kj为与接触材料、表面状况等有关的系数，铜板与铜板接触时取0.08～0.14；F为接触压力，N；m为当为接触面时，取1。接触电阻与两接触面之间的接触力大小成反比，当接触力越大时接触电阻越小，但当接触力超过一定的极限时会损坏两连接件。通过对接触电阻的形成理论分析，今后对导体部位的运维工作主要从接触部位影响收缩和膜层电阻的相关因素进行质量控制。降低接触电阻，减少设备的发热缺陷率。

2.2变电设备端子设计（GB5273—1985）标准中设备发热因素分析

1）接线端子分为3种型式：螺杆型、圆棒型、板型。

2）接线端子技术要求：接线端子的接触表面应洁净，不得有裂纹、明显伤痕、毛刺、腐蚀斑痕、凹凸缺陷及其他影响电接触和机械强度的缺陷。铸造成型的接线端子其接触面及连接孔不得有气孔、砂眼和夹渣等缺陷；板型接线端子的连接面应平整，其连接孔口不得有毛刺。

3）接线端子应带有为接线用的配套紧固件（如螺母、螺栓和垫圈等），并应有防松措施。

2.3母线装置安装（GBJ149—1990）标准中设备发热因素分析

1）母线表面应光洁平整，不应有裂纹、折皱、夹杂物及变形和扭曲现象。

2）母线与母线，母线与分支线，母线与电器接线端子搭接时，其搭接面的处理应符合下列规定。铜与铜：室外、高温且潮湿或对母线有腐蚀性气体的室内，必须搪锡，在干燥的室内可直接连接。铝与铝：直接连接。钢与钢：必须搪锡或镀锌，不得直接连接。铜与铝：在干燥的室内，铜导体应搪锡，室外或空气相对温度接近100%的室内，应采用铜铝过渡板，铜端应搪锡。

3整改措施

1）对于螺杆型导电设计。尤其是主变压器的中低压桩头，建议进行设计改型，由原来的单杆单孔连接改为接线抱箍的方式，即接线座与导电螺杆通过内外螺丝连接并通过螺栓紧固，设备线夹与接线抱箍导电板连接。整改时，首先核实变压套管导电螺杆的设计尺寸，然后下达接线板内螺栓的加工尺寸，同时考虑接线板的宽度以保证相间安全电气距离为依据以及接线连接线夹尺寸为依据进行考虑。对于GW16型隔离开关静触头原有的设计为螺杆紧固导电杆与接线抱箍板，运行过程中发热缺陷率较高，整改的措施为将螺杆紧固改为抱箍紧固导电杆设计，增加接触面积与加大接触部位紧固压力。

2）对于铜铝对接设计。对于运行电流不是较大（1600A以下）的设备在安装尺寸允许的前提下通过较薄的铜铝过渡片过渡后连接。否则必须对铜进行搪锡工艺处理后再连接。对于GW5（4）型隔离开关存在部分接线抱箍导电杆为铝材质但接线座内的导电带为软铜片结构的设计，该型导致建议结合检修更换铜接线抱箍导电杆结构的接线座。对于成套的电容器组，在招标时应将连接的设计要求纳入技术协议，在基建验收过程中必须要求整改。对于电容器组的软铜线导线自身发热的问题，结合检修检查其是否有松股、散股现象同时更换时建议使用透明护套进行收缩保护，防止出现运行过程中应松散导致的发热现象；对于户外35kV配套有外置式电流互感器的断路器，应检查其电流互感器与断路器之间的连接是否存在铜铝对接的设计，目前较多的断路器为铝接线板、电流互感器使用的是铜接线板，连接使用的是铜伸缩节连接，不满足长期大电流运行要求，常出现断路器接线板过热的现象。

3）对于内拉式触指弹簧设计。結合大修技改更换为外压式触指设计，同时结合停电检修工作检查触指弹簧的运行工况，有锈蚀或疲劳的进行更换，同时加强弹簧的保养，涂抹二硫化钼锂基脂进行保养。对于触指镀银层检修过程中按照工艺要求进行检查和维护，不满足要求的必须更换，同时考虑镀银工艺的现场化应用的可行性。为了减少户外环境对隔离开关触头、触指接触面的影响，可以考虑对目前10kV户外隔离开关安装绝缘的防雨罩，对触指、触头进行进一步的保护。

4）导电回路中的安装尺寸。严格按照母线施工工艺要求，根据导体尺寸及安装位置选择合格的固定孔个数和尺寸。同时对于引线可能摆动较多的位置接线端子建议不用单孔连接。对于母排或线夹在冲（钻）孔后必须对孔洞边缘打磨干净，对接触面进行细致的打磨去除氧化物及凹凸点，同时在涂抹导电膏时严禁用锯条、螺栓刀等硬物，防止出现划痕损坏导电接触面，长期运行后引线接触面过热。

5）对于（长、大）导线、母排连接的端子。保证好导线的驰度，减少导线摆动和导线过短引起的设备线夹与设备接线端子之间的额定机械受力，对于压接式线夹，尤其是正立安装的设计线夹必须在尾部打排水孔，防止线夹内雨水结冰损坏线夹以及积水加速钢芯铝绞线内钢芯锈蚀，引起发热事件。

参考文献：

[1]吴鑫，李剑，卢宾文. 主变中性点套管接头过热的原因分析及处理[J]. 电力安全技术，2017，19（5）：56-58.