浅谈低压电气设备发热故障分析及其处理措施

浅谈低压电气设备发热故障分析及其处理措施

发表时间：2019-05-06T10:18:12.213Z 来源：《电力设备》2018年第31期作者：许剑平

[导读] 摘要：低压电气设备往往因热故障而频繁影响其安全稳定运行，本文通过对低压电气设备发热原因及热故障的分析，提出相应的处理对策，可有效减少设备事故的发生。

（连云港碱业有限公司江苏连云港 222042）

摘要：低压电气设备往往因热故障而频繁影响其安全稳定运行，本文通过对低压电气设备发热原因及热故障的分析，提出相应的处理对策，可有效减少设备事故的发生。

关键词：低压；电气设备；发热；故障；分析；处理

1 低压电气依据发热原因分类

低压电气设备发热原因主要分为电流热效应、电压热效应以及其他诸如漏磁等效应在内的多种。

电流热效应：该种发热原因主要是设备或元件中的电流、电阻、接触电阻等增加而导致的发热量增加。一般而言，外部发热故障的发热原因多属于电流热效应。

电压热效应：由于设备老化导致绝缘性能下降，或是设备进水返潮、密封不良等，从而导致介质损耗增加，引起有功功率在电介质中的损耗以及设备发热，发热量大小与电压平方成正比。

其他致热效应：（1）漏磁。主要由于设备线圈缠绕不合理、导线裸露等，导致铁损增加；（2）设备的非正常运行状态，会导致设备的表面的热量分布发生变化。

2 电气设备发热的原因

电气设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，将产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损发热。允许负荷下的发热在电气设备的运行故障中占有很大的比重，是电气设备的主要故障之一。发热故障会导致电气设备的绝缘热击穿、导体连接部位的热变形、甚至熔焊，严重危及电气设备的安全运行。

根据焦耳定律：2QIRT可知造成设备发热的原因有两个：一是电流I，另一个是电路的电阻R。电气设备运行时电流增大的主要原因是短路引起的电流增大。电气设备运行时回路电阻R增大的主要原因为：导体连接部位的压紧螺栓或压紧弹簧的压紧力不恰当，导致连接部位的压紧螺栓部位的接触电阻增大；导体相互连接的接触面不平整，造成接触面的通流量降低、相对正常负荷电阻R增大；导体相互连接的接触面氧化、积灰，造成接触面电阻增大；设备存在制造缺陷，个别环节的电气连接方式不正当，造成流通量较小的“卡脖子”环。

3 低压电气设备发热故障分析

低压电气设备运行时，不管是内部致热还是外部致热，都是不可避免的。电气设备在正常工作时有一个相对较为稳定的温升值，虽然在设备设计和制造过程中已经考虑设备运行时温度升高的因素，但设备在使用过程中，由于受到各种不利因素的影响，如在高电压、大电流、气温变化、空气污染等环境中，温度会不断增加，设备的内部或外部某些薄弱部位往往会出现异常的温度分布或异常的发热现象，轻者会影响设备的某些性能，重者烧毁设备，情况严重时会发生短路爆炸等严重后果。一般情况下，电气设备从发热到出现故障大致可分为以下三个阶段。

3.1 温度变化阶段

由于低压电气设备长时间连续工作，电气设备接线头、触点等部位温度会不断上升，这一过程持续时间往往会比较长，且无明显表面特征，不易发现。

3.2 温度快速上升阶段

当低压电气设备的运行温度超过了允许温度值时，金属导体间的氧化现象会进一步加剧，温度会急剧增加，并在不同材料中表现出一些特定的发热特征，如绝缘材料会发黄或发黑，金属表面发白或变黑，此时，绝缘电阻会下降，会出现异味甚至冒烟等明显的发热特征。

3.3 故障阶段

当低压电气设备温度上升到一定值时，就会引起电气设备的某些性能降低，设备工作出现异常，甚至烧毁等严重后果。

4 低压电气设备发热故障处理对策

发热故障按温升的高低及对设备的危害程度可分为一般热故障、严重热故障和危险热故障三种：

4.1 一般发热故障：其导体触点温度与正常运行条件的设备相比，该触点有一定的温度上升，如用红外热像仪测量，则呈现轻微的热像特征。此种情况应引起注意，做好相关记录，并加强跟踪观察，防止故障程度的加重。

4.2 严重发热故障：发热点温度高，红外热像仪测量有明显的热像特征，故障点已造成严重热损伤，对设备的安全运行构成严重威胁，此种故障应严加监控，在缩短监控周期条件下，应尽快安排停运检修处理。

4.3 危险发热故障：发热点温度超过该材料规定的最高允许值，红外热像仪测量时，热像图非常清晰，外观检查可看到严重的烧损痕迹。这种故障随时可能造成严重的突发性设备事故，必须立即退出运行，进行彻底检修。

5 预防电气设备发热故障的对策

5.1 严格控制金属质量

根据使用情况选用合适型号的合格产品，并结合载流量以及动热稳定等设计要求，使得所选用的设备型号能达到这些要求。尤其对于设备线夹而言，应该积极的选用采用了先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品，这样能有效的确保电流的通过能力，同时还应该防止伪劣产品入网使用。

5.2 采取防氧化措施

连接设备时，应该对设备的接头进行处理，尤其应该注意接头接触表面的防氧化处理。在处理的过程中要优先选用电力复合脂（即导电膏）来替代传统的凡士林，这样能更好的起到防氧化作用。同时，导线连接时还应该对螺栓进行紧固，确保导线连接可靠。

5.3 提高接触面的处理质量

严防发热缺陷的一个重要措施就是要做到将导线的接触表面进行质量处理。对于接头的接触面，当存在严重不平现象时，应该采用锉刀把将接触面不平的地方和毛刺锉掉，确保接触面平整而光洁。但是，在处理的过程中要注意不能使得母线在加工之后的截面减少值得控

制，一般而言：铜质导线截面的减少量不得超过原截面的3%，铝质导线的截面减少量不得超过原截面的5%，之后再使用钢丝刷将表面的氧化膜出去，最后再采用干净的棉纱蘸酒精或者是丙酮，将接触表面擦拭干净。

5.4 采用红外热像技术

红外热像仪是利用现代高科技手段，对运行电气设备进行无损检测的一种仪器设备。它通过非接触探测红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，并在专业的红外分析软件的帮助下，数秒内自动完成分析报告，使运行和检修人员及时掌握设备的实际技术状态，以便对设备技术状态的劣化采取恢复措施。主要方法三点：（1）表面温度法。根据测得的设备表面温度，对照有关规定，凡温度超过标准者，可根据设备温度超标的程度，设备负荷率的大小，设备的重要性及设备承受机械应力的大小了来确定设备的缺陷性质。

（2）同类比较法。在同一电气回路中，当三相电流对称和三相设备相同时，比较三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。对同类型机组在同参数下进行测量比较。

对于型号规格相同的电压致热型设备，可根据其对应点温升值的差异来判断设备是否正常。当三相电压不对称时应考虑工作电压的影响。

（3）历史分析法。分析同一设备在不同时期的检测数据（例如温升，相对温差），找出设备致热参数的变化趋势和变化速率，以判断设备是否正常。

5.5 定期检查与维修

在设备的运行过程中，运行值班人员应该定期的巡视各个接头的发热情况。同时，对于重点设备应该使用红外线测温仪对运行中的隔离开关触头、导线线夹等连接部位进行重点监测并做好相关数据记录，对到大修年限的设备，有计划进行大修，防止缺陷发生，提高设备寿命，同时对未增容的隔离开关等设备进行增容，满足设备负荷的要求，综合分析设备老化情况，对长期在空气潮湿，腐蚀严重环境下运行的接头螺丝，弹簧垫更换不锈钢螺丝。

6 结语

低压电气设备已经成为电力供应中不可缺少的系统，低压电气设备能否正常运作关系到辖区内千万电力用户的日常生活。处理好低压电气热备的热故障，保证电气设备正常运行是电厂职工义不容辞的责任。

参考文献：

[1]崔景道，刘茜.低压电气设备产生热故障的原因及其对策探讨[J].山东工业技术，2015（7）.

[2]晏云威.优化《低压电气设备原理与维修》教学的尝试[J].职业教育研究，2005（5）.