论文部分内容阅读
【摘 要】本文分析了电力企业电气设备热故障产生的原因，从实践应用的角度阐述了防范电气设备热故障的具体措施和对策。
【关键词】电气设备;热故障;对策
0.前言
连接点是指电气设备之间以及它们与母线或电缆之间的电气连部分。接点过热是电力系统的一个老问题，也是一个常见的问题， 电力企业往往因系统设备过热多次发生故障，造成事故。因此，电气设备发热问题必须引起重视，认真研究其发生发展的原因，以便采取措施彻底解决。
1.电气设备的发热模式
一般情况下，电气设备在工作的时候，由于电流,电压的作用，将产生以下发热模式：
1.1电阻损耗发热
众所周之，电力系统导电回路中的金属导体都存在相应的电阻，因此通过负荷电流时，必然有一部分电能按照焦耳-楞次定律以热损耗的形式消耗掉。由此产生的发热功率为:P＝KfI2R.（式中P为发热功率，W;Kf为附加损耗系数;I为通过的负荷电流，A;R为载流导体的直流电阻,Ω;）
在理想状态下，假如导电回路中的各种连接件、接头或触头电阻低于连接导体部分的电阻，那么连接部位的电阻损耗发热不会高于（甚至低于）相邻载流导体的发热。但是，一旦某些连接件、接头或触头因连接不良，造成接触电阻增大，从上式可以看出，该连接部位与周围导体相比，就会产生更多的电阻损耗发热功率和更高的温升，从而造成局部过热。这种发热的主要原因有：导电回路结构设计不合理；安装施工不合格，不符合工艺要求；外力作用下，或环境温度的周期性变化，会使连接部位周期性热胀冷缩，导致连接松弛；长期裸露在大气环境中，受雨、雪、雾、有害气体、及酸、碱、盐等腐蚀性物质的污染和侵蚀，造成接头电解触表面氧化等。
1.2介质损耗发热
用作电气内部或载流导体附近电气绝缘的电介质材料，在交变电压的作用下引起的能量损耗，通常称为介质损耗，由此产生的损耗发热功率表示为：P＝U2Cωtgδ(U为施加电压；ω为交变电压的角频率；C为介质的等值电容；tgδ为绝缘介质损耗因数或介质损耗正切值；ω＝2πf)。由于绝缘电介质因介质损耗产生的发热功率与所施加的电压平方成正比，而负荷电流大小无关，所以这种损耗发热为电压效应引起的发热。当绝缘介质性能出现故障时，会引起绝缘的介质损耗（或绝缘介质损耗因数tgδ）增大，因此导致介质损耗发热功率增加，设备运行温度升高。主要原因有：固体绝缘材料材质不佳或老化；液体绝缘介质性能劣化、受潮以及化学变化（如绝缘油的受热与氧化）。
1.3铁损发热
由绕组或磁回路组成的高压电气设备，由于铁芯的磁滞、涡流而产生的电能损耗称为铁磁损耗或铁损。一般有设备结构设计不合理、运行不正常，或者由于铁芯材质不良，铁芯片间绝缘受损，出现局部或多点短路，增大铁损并导致局部过热；还有如变压器或电抗器，当出现漏磁，也会在箱体内产生涡流发热。此类发热属于电磁效应引起的发热。
1.4电压分布异常和泄漏电流增大故障
某些如避雷器、绝缘子等高压设备，在正常运行状态下都有一定的电压分布和泄漏电流，但当出现故障时，将改变其分布电压和泄漏电流的大小，从而导致其表面的温度分布异常。
当然除了上述主要发热模式以外，还有设备过负荷、设备冷却系统设计不合理、散热条件差等。
2.预防电气设备热故障的对策
2．1提高巡视检查质量
巡回检查制度是及时发现电气设备过热的有效手段，不断提高和改进设备巡视、检查的方法和质量，使巡回检查工作发挥更大的作用。 各企业对巡回检查都制定了具体的方法，规定了正常的巡视路线和巡视次数。对于运行设备，运行值班人员要定期巡视连接头发热情况。有些连接点过热可通过观察来确定，比如运行中过热的连接点会失去金属光泽，导体上连接点附近涂的色漆颜色加深等。值班人员必须按照规定的要求进行认真细致地检查，才能发现各种设备故障、设备隐患，做到及时发现及时处理，避免事故发生。除周期性的巡视检查外，还应该根据设备的特点及运行方式、负荷情况、自然条件的变化等进行巡视检查。例如雨、雪天气就是很好的观察设备过热的时候。又如夜间闭灯巡视，也能发现一些严重的接点过热现象。
2．2红外检测技术的运用
红外检测技术是一种在线监测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线，将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断设备表面的温度分布情况。具有准确、实时、快速等优点。而变电所运行人员常用的是红外测温仪，其精确度较红外成像仪有一定的差距，但是较之用感官又先进、直观的多。随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善，利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、准确、快速、直观等特点，实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障。今年，我所运行人员利用红外测温仪检测到2#主变压器10kV母线桥避雷器因过电压导致的本体发热，由于发现及时，使缺陷得以彻底解决，恢复了正常运行温度，避免了意外事故的发生。
2．3加强检修质量
(1)金具质量。母线及设备线夹金具，根据需要选用优质产品，载流量及动热稳定性能，应符合设计要求，坚决杜绝伪劣产品入网运行。
(2)防氧化。设备接头的接触表面要进行防氧化处理，应优先采用电力复合脂(即导电膏)以代替传统常规的凡士林。
(3)接触面处理。接头接触面可采用锉刀把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉，使接触面平整光洁，但应注意母线加工后的截面减少值；铜质不超过原截面的3％，铝质不超过5％。
(4)紧固压力控制。部分检修人员在接头的连接上存有误区，认为连接螺栓拧的愈紧愈好，其实不然。因铝质母线弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差。再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少。接触电阻增大。因此进行螺栓紧固时，螺栓不能拧得过紧。以弹簧垫圈压平即可，有条件时，应用力矩板手进行紧固，以防压力过大。
(5)工艺程序。制定连接点安装的技术规范程序，根据造成连接点过热的不同类型，制定不同的工艺规程，安装时，均按照规程进行。例如我所用380V室外照明电缆由于历史原因，均不是直接到达照明地点，在电缆夹层有接头，而且两段电缆一条为铜缆，另一条为铝质电缆，接头时直接捻缠在一起，运行一段时间后，加上三相负荷不均，其中一个接头过热严重，差点引起事故，后采用铜铝过渡接头工艺，过热现象再也没有发生。
2.4加强设备验收管理
运行人员在参与设备检修后的验收时，要克服人情关、面子关、技术关，要有高度的工作责任心，制定一套严格的制度验收制度，并按照验收流程，确保检修质量。
3.结束语
电气设备发热在设备缺陷管理中成为一个越来越突出的问题，运行早发现，设备进货严把质量關，检修加强工艺是关键。只有把各方面工作都做好，才能杜绝设备过热故障的发生。■
【参考文献】
［１］陈永辉,蔡葵,等.供电设备红外诊断技术.中国水利水电出版社.
【关键词】电气设备;热故障;对策
0.前言
连接点是指电气设备之间以及它们与母线或电缆之间的电气连部分。接点过热是电力系统的一个老问题，也是一个常见的问题， 电力企业往往因系统设备过热多次发生故障，造成事故。因此，电气设备发热问题必须引起重视，认真研究其发生发展的原因，以便采取措施彻底解决。
1.电气设备的发热模式
一般情况下，电气设备在工作的时候，由于电流,电压的作用，将产生以下发热模式：
1.1电阻损耗发热
众所周之，电力系统导电回路中的金属导体都存在相应的电阻，因此通过负荷电流时，必然有一部分电能按照焦耳-楞次定律以热损耗的形式消耗掉。由此产生的发热功率为:P＝KfI2R.（式中P为发热功率，W;Kf为附加损耗系数;I为通过的负荷电流，A;R为载流导体的直流电阻,Ω;）
在理想状态下，假如导电回路中的各种连接件、接头或触头电阻低于连接导体部分的电阻，那么连接部位的电阻损耗发热不会高于（甚至低于）相邻载流导体的发热。但是，一旦某些连接件、接头或触头因连接不良，造成接触电阻增大，从上式可以看出，该连接部位与周围导体相比，就会产生更多的电阻损耗发热功率和更高的温升，从而造成局部过热。这种发热的主要原因有：导电回路结构设计不合理；安装施工不合格，不符合工艺要求；外力作用下，或环境温度的周期性变化，会使连接部位周期性热胀冷缩，导致连接松弛；长期裸露在大气环境中，受雨、雪、雾、有害气体、及酸、碱、盐等腐蚀性物质的污染和侵蚀，造成接头电解触表面氧化等。
1.2介质损耗发热
用作电气内部或载流导体附近电气绝缘的电介质材料，在交变电压的作用下引起的能量损耗，通常称为介质损耗，由此产生的损耗发热功率表示为：P＝U2Cωtgδ(U为施加电压；ω为交变电压的角频率；C为介质的等值电容；tgδ为绝缘介质损耗因数或介质损耗正切值；ω＝2πf)。由于绝缘电介质因介质损耗产生的发热功率与所施加的电压平方成正比，而负荷电流大小无关，所以这种损耗发热为电压效应引起的发热。当绝缘介质性能出现故障时，会引起绝缘的介质损耗（或绝缘介质损耗因数tgδ）增大，因此导致介质损耗发热功率增加，设备运行温度升高。主要原因有：固体绝缘材料材质不佳或老化；液体绝缘介质性能劣化、受潮以及化学变化（如绝缘油的受热与氧化）。
1.3铁损发热
由绕组或磁回路组成的高压电气设备，由于铁芯的磁滞、涡流而产生的电能损耗称为铁磁损耗或铁损。一般有设备结构设计不合理、运行不正常，或者由于铁芯材质不良，铁芯片间绝缘受损，出现局部或多点短路，增大铁损并导致局部过热；还有如变压器或电抗器，当出现漏磁，也会在箱体内产生涡流发热。此类发热属于电磁效应引起的发热。
1.4电压分布异常和泄漏电流增大故障
某些如避雷器、绝缘子等高压设备，在正常运行状态下都有一定的电压分布和泄漏电流，但当出现故障时，将改变其分布电压和泄漏电流的大小，从而导致其表面的温度分布异常。
当然除了上述主要发热模式以外，还有设备过负荷、设备冷却系统设计不合理、散热条件差等。
2.预防电气设备热故障的对策
2．1提高巡视检查质量
巡回检查制度是及时发现电气设备过热的有效手段，不断提高和改进设备巡视、检查的方法和质量，使巡回检查工作发挥更大的作用。 各企业对巡回检查都制定了具体的方法，规定了正常的巡视路线和巡视次数。对于运行设备，运行值班人员要定期巡视连接头发热情况。有些连接点过热可通过观察来确定，比如运行中过热的连接点会失去金属光泽，导体上连接点附近涂的色漆颜色加深等。值班人员必须按照规定的要求进行认真细致地检查，才能发现各种设备故障、设备隐患，做到及时发现及时处理，避免事故发生。除周期性的巡视检查外，还应该根据设备的特点及运行方式、负荷情况、自然条件的变化等进行巡视检查。例如雨、雪天气就是很好的观察设备过热的时候。又如夜间闭灯巡视，也能发现一些严重的接点过热现象。
2．2红外检测技术的运用
红外检测技术是一种在线监测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线，将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断设备表面的温度分布情况。具有准确、实时、快速等优点。而变电所运行人员常用的是红外测温仪，其精确度较红外成像仪有一定的差距，但是较之用感官又先进、直观的多。随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善，利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、准确、快速、直观等特点，实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障。今年，我所运行人员利用红外测温仪检测到2#主变压器10kV母线桥避雷器因过电压导致的本体发热，由于发现及时，使缺陷得以彻底解决，恢复了正常运行温度，避免了意外事故的发生。
2．3加强检修质量
(1)金具质量。母线及设备线夹金具，根据需要选用优质产品，载流量及动热稳定性能，应符合设计要求，坚决杜绝伪劣产品入网运行。
(2)防氧化。设备接头的接触表面要进行防氧化处理，应优先采用电力复合脂(即导电膏)以代替传统常规的凡士林。
(3)接触面处理。接头接触面可采用锉刀把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉，使接触面平整光洁，但应注意母线加工后的截面减少值；铜质不超过原截面的3％，铝质不超过5％。
(4)紧固压力控制。部分检修人员在接头的连接上存有误区，认为连接螺栓拧的愈紧愈好，其实不然。因铝质母线弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差。再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少。接触电阻增大。因此进行螺栓紧固时，螺栓不能拧得过紧。以弹簧垫圈压平即可，有条件时，应用力矩板手进行紧固，以防压力过大。
(5)工艺程序。制定连接点安装的技术规范程序，根据造成连接点过热的不同类型，制定不同的工艺规程，安装时，均按照规程进行。例如我所用380V室外照明电缆由于历史原因，均不是直接到达照明地点，在电缆夹层有接头，而且两段电缆一条为铜缆，另一条为铝质电缆，接头时直接捻缠在一起，运行一段时间后，加上三相负荷不均，其中一个接头过热严重，差点引起事故，后采用铜铝过渡接头工艺，过热现象再也没有发生。
2.4加强设备验收管理
运行人员在参与设备检修后的验收时，要克服人情关、面子关、技术关，要有高度的工作责任心，制定一套严格的制度验收制度，并按照验收流程，确保检修质量。
3.结束语
电气设备发热在设备缺陷管理中成为一个越来越突出的问题，运行早发现，设备进货严把质量關，检修加强工艺是关键。只有把各方面工作都做好，才能杜绝设备过热故障的发生。■
【参考文献】
［１］陈永辉,蔡葵,等.供电设备红外诊断技术.中国水利水电出版社.