电气设备说明的发热故障分析及处理

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摘要：随着社会的发展与进步，重视电气设备说明的发热故障分析及处理对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍电气设备说明的发热故障分析及处理的有关内容。

关键词电气设备；发热；故障；分析；处理；措施；

中图分类号：U263.4文献标识码： A 文章编号：

引言

电气设备的发热问题指的是电气设备和进行连接的母线及电缆间某些工作点所产生的热量远远大于其散热能力。随着国民经济的不断发展，工业及个人用户对于供电工作提出了更高的要求，而用电负荷的增长使得相关电气设备在防止电力事故方面面临更大的压力，电气设备中的发热问题一直以来都是造成事故的重要原因之一，尤其对于一些老旧电气设备和大载流电气设备而言，这种发热问题更为棘手。因此，预防和解决电气设备的发热问题在确保电力系统的安全稳定运行方面有着重大意义。

电气设备中常见的发热问题

1.1涡流发热

涡流发热现象主要是由涡流损耗诱发的，而涡流损耗的现象广泛存在于电气设备中，下面就是涡流损耗的计算公式：

涡流损耗：P=Kwf2Bm2V

式（1）中：f为电源频率；Bm为磁感应强度的最大值；V为铁磁物质的体积；Kw为与材料的电阻率、截面大小和形状有关的系数。

电气设备涡流损耗主要是变电站中的变压器的铁损，铁损包括磁性材料的磁滞损耗和涡流损耗以及剩余损耗，这种损耗对于变压器这类交流电气设备会产生不可忽略的危害，首先是磁滞损耗，铁磁材料作为磁介质，在一定励磁磁场下产生的固有损耗，也就是在电能转换磁能过程中会产生损耗，直接造成变压器等交流电气设备额外的功率损失，此外，磁通发生交变时发生涡流损耗，铁芯产生感应电动势进而产生感应电流，感应电流呈旋涡状，导致线圈的温度升高发热。这种涡流损耗也会发生在其他一些电气设备中（如穿墙套管等）。在电气设备的正常工作中，其工作电流可以达到KA的数量级，这些电流产生磁通也会较大，从而发生涡流损耗的现象，发出的极大的热量长期作用于密封式的穿墙套管上，会导致穿墙套管过热而损坏。1.2隔离开关运行发热在电气设备中存在的各种隔离开关中，通常都会发现这些开关的在运行过程中发热部分基本都集中在隔离开关与导线连接点处，同时发热量也很大，通过研究分析可以看到这个现象主要由以下几个原因引起：（1）户外安装的隔离开关，其导线会在风力的作用下产生较大的位移，这样很容易导致负责连接的螺栓松动，从而使得导线的有效接触面积大幅减小，根据导体电阻公式推得，导线在连接处的接触电阻增大，这样显然会造成发热；（2）隔离开关和导线之间的连接点在工作的过程中长期暴露在环境中，很容易受到蒸汽、灰尘以及某些活泼气体影响，同时也伴有水分侵蚀，这样就会在连接件的接触表面生成一层氧化膜，增大氧化处的电阻，工作时有大电流通过时会产生大量的热；（3）不理想的工作环境或是环境污染会使得隔离开关上的连接部件锈蚀，从而导致这些开关失去应有的弹性，甚至断裂，这直接会造成接触部位出现接触不良的现象。1.3电阻损耗发热焦耳定律数学表达式：Q=I2Rt（适用于所有电路）；由焦耳定律可知，通有电流导体的所产生的热量为:，其中Q为产生的热量，I为导体上通过的电流有效值，R为导体的电阻值，t为时间。从焦耳定律可以得出，当电阻上有电流流过时，就会产生发热的现象，这种由电流流过电阻产生的发热通常出现在载流电气设备中（例如导流体及导流体相互之间较大的连接点电阻会导致电流流过时产生大量的热）。1.4导线线夹发热防止导线线夹发热现象的发生在一个方面保证了电气设备的安全运行，从焦耳定律来讲，一般导线线夹发热都是因为电阻增大，常见的导线线夹电阻增大由以下几个原因引起：（1）线夹的连接紧固螺栓松动，从而导致电气接触面接触不紧，局部甚至未接触，造成电阻增大；（2）线夹接触面的氧化问题，导线线夹一般由铝材制成，铝制材料在空气中会发生自然氧化，高温会加速氧化反应的速度，因而材料表面形成一层氧化膜，这样就引起了整个接触电阻的增大。此外，电力线路输送功率的不稳定、环境温度波动会造成导线线夹温度的变化，热胀冷缩及其他因素会使得电气接触不良，使得空气流入促进氧化；（3）导线线夹引流板的发热，会使得其温度一定程度的升高，引流板变形，导致接触不紧的面积进一步增大；（4）在进行导线的连接工作时，没有及时对线夹和导线清洁和涂抹电力复合脂，同时如果复合脂的密闭性不佳，也会造成由于潮湿造成的导线氧化，增大接触电阻而发热；（5）某些导线线夹的结构在设计上不合理，容易导致线夹处发生涡流损耗而发热。

二、发热对电气设备的危害

1)温度升高使导体接触部分的接触电阻增大，最后烧坏接触面，影响正常运行。

2)将会恶化导电接触部分的连接状态、以致破坏电器的正常工作。

3)使绝缘材料的绝缘性能降低。

4)使金属材料的机械强度下降。

三、电气设备发热的预防措施3.1风冷法风冷法一般而言就是使用强行排风从而实现对于电气设备的降温。在实际中常用的强行排风降温主要包括以下两种方法：（1）在开关柜后部的上下别安装风扇设备，同时在开关柜内设有温控器，其温度值预先进行设定，当开关柜内的温度达到这个设定值时，便启动风扇进行强行排风降温；（2）上面方法的基础上，额外在保护回路中设置一个电流继电器，同样预先设定有电流数值，当运行的电流大小大于等于这个数值时，启动电流继电器和风扇排风降温。3.2接触面处理预防电气设备中的发热问题，重要的一个措施就是把导线之间的接触面进行高质量的处理。对于接头的接触面，如果其严重不平，可以通过锉刀把将接触面不平处及毛刺锉掉，从而使得整个接触面平整光洁。另外一个值得注意的地方是，处理工作的过程中要注意防止母线在加工后的截面减少，对于氧化膜可以使用钢丝刷将其去除，通过辅有乙醇或丙酮的棉纱把接触表面擦拭干净。3.3红外热成像红外热像仪具有无需制冷、工作寿命长等特点。仪器内部的各种参数可以建立一个完整的电气传输补偿模型，并且能够自动修正各种测量误差。红外热像仪器使用板卡完成热图数字记录的记录工作，一般而言每张卡可以存储高达1000张热图，同时还允许相关的用户对系统的硬件进行设置。红外热像仪器具备高级的镜头自动校准和识别功能，内置滤光片工作人员可以极其方便地对红外热图像进行点、线以及区域热图分析。具体工程中的应用表明红外热像仪器在检测电气设备的外部故障和内部问题时发挥着重要的作用，与传统检修方法相比，利用这个仪器可以实现非接触、不解体、非破坏以及不停电检修，大大提高整个电气设备的维护效率。

红外热像仪是一种新型的光电探测设备，可将被测目标表面的热信息瞬间可视化，快速定位故障，并且在专业的分析软件的帮助下，可进行分析，完成建筑节能、安全检测和电气预防性维护工作。热像仪由两个基本部分组成：光学器件和探测器。光学器件将物体发出的红外辐射聚集到探测器上，探测器把入射的辐射转换成电信号，进而被处理成可见图像，即热图。

图 1

四、处理发热工作中应注意的几个问题4.1接触面接触电阻的测定。任何接触而都有允许的接触电阻值，所有发热都无一例外地由接触电阻的增大而引起。因此，测定接触而的接触电阻是评价接触而的一个最好的量化指标。通过测量接触电阻能发现上述前3种原因引起的接触不良，很好地预防发热故障的发生。实践证明，接触电阻的测试是预防发热的一个行之有效的方法。接触电阻的测试应尽量使用大电流测量接触电阻。电接触而的接触电阻通常都很小，一般在微安级。在测量时，如果施加的电流太小，测量结果的误差会很大，可能出现测量结果的误判断。因为小电流流过电接触而与实际运行时的大电流流过电接触而的情况并不完全一致。大电流流过电接触而时，具有明显的收缩效应和集肤效应，从而使电接触而呈现出明显大于小电流时的电阻。因此，测量接触电阻应尽量模拟实际运行情况，在大电流下进行。目前市场上出现的输出电流为100 A或200 A的回路电阻测试仪很适用。4.2接触质量的判断。正确分析判断接触电阻的测量结果在实际操作中往往是一件很困难的事。机械地以相关规程、设备的使用说明书上规定的回路电阻参数来判断，往往会增加很大的处理工作量，有时甚至无法达到要求。个别设备虽然没有严格地达到说明书或规程的要求，但在实际运行时由于运行情况的千差万别却不一定发热。正确判断测试结果，可以运用横向和纵向比较法。在所有的发热故障中，同一部位单相发热的次数很多，二相同时发热的次数极少，这就为横向比较法提供了很好的实践依据。由于设备同一部位二相的运行环堵相沂、运行负荷情况基本相同,相间同一部位的接触电阻就有了可比性。二相同一部位的接触电阻基木相近，可以作为接触电阻不能达到规程、说明书的要求时的一个有效可行的补充判据，这就是“横向比较法”。同一部位接触电阻的历次测量结果不应有太大的差异，若某一次测定的接触电阻比前几次的测量值增大了很多，就说明该接触而的接触情况发生了劣化，应查明原因并处理，这就是“纵向比较法”。

结束语

电气发热以多种形式 出现。充分了解电气设备发热的原因、危害 ，采取有效应对措施从而可以避免许多设备事故。红外检测技术的应用对于开展电气设备诊断分析与状态检修具有十分重要的意义，必将得到更加广泛的应用。

参考文献

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