电气设备的热故障分析以及相应对策

摘要：本文从电气设备发热来源及热故障的分类、预防和解决电气设备热故障的对策以及对处理发热工作中应注意的问题的分析三个大的角度出发进行论述。不仅分析了电气设备的热故障问题，而且对该问题做出了相应的处理对策方案。

关键词：电气设备；热故障分析；对策

一、电气设备发热来源及热故障的分类

在正常运行时，电气设备会因电流通过电气设备内部导体和线圈产生电阻损耗以及导体内部的电子流动而产生热量。由于电磁场的作用，在铁磁体内部会产生涡流和磁滞损耗，在绝缘体内会产生相应的介质损耗。而这些最终基本上均转换为热能，其中的一部分热能更会直接导致电气设备温度的升高。

电气设备还可能因为外部条件而发生温度上升的现象。当电气设备表面污秽，或是因机械力作用而致外绝缘性能下降时，电气设备就有可能出现发热问题，而当电气设备长时间暴露于外环境时，金属导体表面若受到化学腐蚀，或热胀冷缩引发接触不良故障时，如电气线路触点、接头部分螺丝松动等均会形成较大的接触电阻，这时也会导致电气设备出现发热现象。

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接部位。接点过热是电力系统的一个老问题，但随着设备负荷的增加，用户对供电可靠性要求的提高，在设备缺陷管理中成为一个越来越突出的问题，值得我们引起重视，认真研究其发生发展的原因，以便解决问题。

电气设备发热源。电气设备在工作时，由于电流、电压的作用，将产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损致热三种热故障。

电气设备热故障。电气设备的热故障可分为外部故障和内部故障。

（1）外部故障主要原因是长期运行的设备其电气接头暴露在空气中，因接触不良，造成电阻值过大，引起接头发热。外部发热缺陷一般集中在设备的连接点处。

（2）内部故障是指封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和由于绝缘介质劣化，引起的故障。对于内部故障，根据各种电气设备的内部结构和运行状态，依据传热学理论，分析金属导电回路、绝缘油和气体等引起的传导、对流，从电气设备外部显现的温度分布热像图，就可以判断出各种内部故障。只要按照设备大修标准进行设备解体大修，对触头的各接触面进行检查与打磨，降低内部导电回路阻值，就可以彻底解决。

二、预防和解决电气设备热故障的对策

（一）加强电气设备的巡视、检查工作

巡回检查是及时发现电气设备发生热故障的有效方法，只有不断提高、改进电气设备巡视检查的有效方法，才能使巡回检查工作作用有效发挥。对于企业而言，运行中的电气设备，运行值班人员应定期进行巡视检查，尤其要注意设备连接头的发热状况。

有些连接点过热通过观察就可以确定，比如运行中连接点过热会失去金属光泽，当导体连接点附近涂的色漆颜色加深等时，必须按照相关规定仔细、认真地予以检查，才能发现各种设备隐患或故障，才能及时有效地予以处理，从而规避电气设备热故障的发生。当然，除了采取周期性巡检措施外，还应当以电气设备的不同特点与运行方式为依据，对设备负荷情况、使用环境等自然条件进行巡查，以最大限度避免设备过热现象的发生。

（二）加强电气设备检修的质量

1.保证电气设备金具的质量

电气设备的母线及线夹金具应选择载流量和动热稳定性高的优质产生。例如：若使用的铜铝搭接接头质量存在问题，电气设备连接部位在运行中就会因过热虚接而发生短路故障。因此，应积极采用合格的，经过先进铜、铝扩散焊接工艺处理的铜铝过渡产品，以确保电气设备运行稳定性和安全性。

2.采取有效的防氧化措施

设备接头的接触表面要进行防氧化处理，并尽量采用电力复合脂，即导电膏替代传统凡士林常规防氧处理措施。

3.接触面的有效处理

接头接触面的正确处理也是避免热故障发生的有效措施。可对接头接触面不平的部位进行处理，使接触面保持平整光洁，但此过程应注意母线加工后截面的减少值：铜质不应超过原截面3%；铝质则不宜超过原截面的5%。

4.紧固压力控制

接触面处理。可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%。变电所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。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、硬度差，再继续增加压力，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.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。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，严格按照规程进行。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，综合分析变电站及设备老化的情况，对运行时间长，锈蚀严重的刀闸触指弹簧、刀闸帽内部软连接等导电部件进行更换，对长期在恶劣环境（如空气潮湿、腐蚀严重等）运行的接头螺丝、弹簧垫应更换为铜或不锈钢材质。

6.检测措施

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、改变颜色，导体上连接点附近涂的色漆颜色加深等。红外检测技术是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术，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(红外辐射)将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，可以通过温度分布情况分析设备三相接头的温差，将温度升高的部位（接头、线夹），根据当时的环境温度和负荷情况，在检修中与变电站人员巡视检查到的发热部位一起进行针对性处理。

三、处理发热工作中应注意的问题

（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。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。

（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。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”。

四、结束语

电气设备的安全使用在实际操作中是非常重要的，电气设备的热故障问题解决对安全使用更具影响。从根本上分析热故障的实质性问题并提出较为有效的解决对策是对安全使用有很大帮助的。

参考文献：

[1]陈涛.电控及自动化设备可靠性试验方法研究.科技风-2O11年09 期.

[2]蓝雄光.低压电气设备热故障分析及对策.科技资讯-2012年06期.