关于电气运行设备过热的原因分析和对策

关于电气运行设备过热的原因分析和对策

电力系统电气设备的主要功能是用来传输、分配电能和转换电能的，这些功能的实现最终是通过电流的流通来完成的。此时，无论正常时通过工作电流，或故障时通过短路电流，导体都要发热，在特定条件下，发热有且只有一个正常范围，这样，监视电气设备是否正常运行就可以通过其发热情况来判断，若对通电导体的此特性不加以监督和限制，则会危及电气设备的安全运行，导致设备损坏或停电事故，甚至酿成重大火灾事故。

一、主要原因分析

首先，常用的金属导体有铜、铝、锡、银、钢或硬铝、铝锰和铝镁合金等。由于任何金属导体都有一定的电阻，其电阻与其本身的电阻率和平均温度系数有关，且有相应的熔点。

对于电气接头类的纯电阻设备来说，根据R=ρ×L/S和Q=I2×R×t，可以计算出导体的电阻及电流流过导体时的发热量；由公式Q=I2×R×t可以看出，当电气接头的接触电阻由于某种因素如接触材料、接触表面状况不良、氧化程度严重、接触压力较小、有效接触面积减小而增大时，或电流增大时，其发热量（温度）将相应增大，电阻率由于热效应而相应增大；引起电阻增大又使温度增加，如此恶性循环，一方面、使绝缘材料的绝缘性能和金属材料的机械强度下降，甚至在电动力作用下导体变形；另一方面、可能使接触面的温度升高超过其熔点而熔化，从而会使接头温度超过熔点温度而熔化；当系统发生短路时，随着短路电流急剧增加，接头因超温最容易发生熔化或熔断，同时会扩大为火灾事故和绝缘破坏事故。

其次，根据能量守恒原理，即导体产生的热量与耗散的热量应相等，导体的发热来自导体电阻损耗的热量；热量的耗散有对流、辐射和导热三种形式，具体来说，在稳定状态下，导体电阻损耗的热量及吸收太阳热量之和应等于导体辐射和空气对流散热之和（由于空气导热量很小，因此裸导体对空气的导热可略去不计），即有：

QR + Qt=Q1 + Qf

式中：QR 单位长度导体电阻损耗的热量，W/m；

Qt 单位长度导体吸收太阳日照的热量，W/m；

Q1 单位长度导体对流散热量，W/m；

Qf 单位长度导体向周围介质辐射的热量，W/m。

由此可见，当正常的通电导体，散热条件恶劣时，以及吸收的外界热量较大时，都会使导体温度升高或者升至不正常，进而引起电气设备出现不同程度的危害。

二、典型事例介绍

案例一：某厂的一台机组在大修后并网不久，6KV厂用段因某一台电机的电缆绝缘损坏发生相间短路，强大的短路电流使高压配电柜内接触电阻较大的电流互感器接头发生熔溅，造成相对地、相间绝缘击穿，继而使高压配电柜内又发生短路，造成6KV厂用段进线开关掉闸，母线失电而停机。

事故后检查发现，该电流互感器端子接触面螺丝孔的直径因通过短路电流过热熔化扩大了6毫米，端子厚度减少了3毫米。该接触面接触电阻增大的原因为，因配电柜内的导电连接板的材料是铜的，电流互感器的端子是铝的，安装时在该铜铝接触面上未采取有效的铜铝过渡措施，由于铜铝两种金属的化学性质差别，致使在该接触面上产生了电化腐蚀，在接触表面形成了一层灰白色的腐蚀层，造成该接触面接触电阻增大。重新处理铜铝过渡接头后，开关工作正常

案例二：某厂的一台380V进线开关，在运行中过热，损坏绝缘而发生短路、着火，进而引发了“火烧联营”的事故。经过检查开关触头，发现因触头弹簧弹力不足，使触头压力不足，接触电阻升高，进而造成运行中开关设备一次回路过热，并损坏其绝缘。

案例三：某一台220KV的有载调压变压器，分接开关的瓦斯继电器多次动作，后发现是分接开关的触头氧化严重，接触电阻超标严重所致；触头经镀银处理后恢复正常。

案例四：某变电站的一台220KV开关，检修时发现触头严重过热，原因是导电杆的超行程不足，有效接触面积减少导致了接触电阻升高，后来通过调整导电杆行程，开关接触电阻恢复正常，在某种程度上，也避免了一起事故的发生。

案例五：某厂7＃发电机出口10.3KV 隔离开关5070 B相触头严重过热，C相也存在过热问题，运行时测量刀闸上下口温度明显偏高，且表面有糊黑的痕迹，停电检修发现接触压力不够，以及接触表面粗糙，导致有效接触面积减小，且有部分表面被氧化。

案例六：某厂220KV 升压站若干开关做分合闸机械试验时，发现分合闸回路直阻不合格，主要是由于分合闸线圈连接处存在一定的氧化，引起接触电阻变大，最后，通过更换新的分合闸线圈，才使几组有的问题的开关的同期特性恢复到厂家要求的范围。

案例七：某厂4＃炉配电间变频柜单元柜、控制柜曾在运行时出现过热报警，主要是由于配电间发热设备较多，以及外界环境温度高，通风冷却措施没有合理配置。

三、常见处理方法

结合我厂实际情况，电气系统错综复杂，一次设备和二次设备贯穿于各个系统，有的运行环境较恶劣，特别是湿度大、盐份多、气温高，以及电气设计和施工过程所遗留的不足，都给电气连接部分的发热特性提出了考验。经过本人查找资料和自身经验，特提出以下解决措施：1、做好防止电气设备过热的点检工作，在点检工作中增加检查导体接触面的点的项目和标准，在点检中用红外线测温仪进行检测，或检查示温蜡片是否变红（目前我厂没有采用），若发现触头温度超过80度或示温蜡片变红时，应跟踪监视，并安排维修工作。

2、对于户外的高压电气设备，则可用望远镜观察接触面或接触点处颜色，也可判断出接头是否过热，若有过热点，可在停电后解开接头进行处理。特别是高压回路或重要回路，应严格按要求，做定期巡视检查看是否失去金属光泽。

3、在定期检修工作中，应对所有的开关（包括隔离开关）触头进行接触电阻试验，对电机和变压器进行线圈的直阻测试，对接触电阻（直阻）超过标准的和对示温蜡片变色或接头温度超过80度的都必须进行分解检修，按影响接触电阻的以上五个方面的因素进行相应的检查、分析与处理，处理后测量其接触电阻或直阻是否合格，不合格时继续处理；同时在有条件时应对电气接头贴上示温蜡片。

4、在条件允许时，每年可利用热像仪对电气设备进行一次测试，重点对变压器、电机、开关、电缆内部进行检测，发现异常及时进行处理。

5、对绝缘油中溶解气体组分含量的定期测定。用气相色谱法测定绝缘油中溶解气体的组分含量，记录数据并进行比较分析，是判断运行中的充油电力设备是否存在潜伏性的过热、放电等故障，。

6、对于因环境温度变化、负荷增加所引起的变压器、电机类的温度升高，应做好通风冷却工作（适当安排机会清洗变压器冷却器和做定期维护工作）和调整负荷工作。

7、在条件允许的情况下，改善设备的运行环境，严格控制好湿度和温度在厂家的要求下，并制定有可以采取的临时措施。

8、设计安装导体时，选择利于散热的导体形状和布置方式，在同样截面积的条件下，尽量采用矩形或槽形，布置方式选择竖放，这样都可以改善散热条件。

参考文献：

1．《电力技标准术汇编》电气部分第六册《高压电器试验》中国电力出版社2002

2．电力世界网电气一次设备过热的原因和对策林智谋2005.9

3．《发电厂电气部分》第三版中国电力出版社2004.6

王成平