电气设备热故障研究

摘 要：本文分析了电气设备热故障产生的原因，针对电气设备的热故障和危害进行了分析；分析了在正常和故障情况下电气设备发热形成的原因；提出了如何预防电气设备热故障的具体对策，以及常见电气设备温度的测试标准。据此可及时消除电气设备热隐患，提高设备运行的安全性与稳定性。

关键词：电气设备；热故障；分析；原因；解决对策

1 前言

电气发热会使载流导体和周围介质温度升高，工作环境恶化，使绝缘老化损坏，导致电气设备的故障或事故。这种故障或事故往往是引发火灾的直接或间接原因。因此研究电气设备的发热对电气设备的正常运行具有重要的意义。

2 电气设备热故障原因

尽管电气设备发生故障的机理涉及力、热、电、磁等方面，但绝大多数故障的表象均为温度的异常，因此IRT技术监测设备的热分布图像，可以直观地反映出设备的运行状态。电力设备热故障一般可分为外部故障和内部故障两种。外部故障大都数是因电气接头长期暴露在大气中，金属导体表面受电化学腐蚀及因热胀冷缩接触面压力减小使导体连接部位接触不良，形成较大的接触电阻，其发热功率取决于接触电阻与通过的电流；少数是因表面污秽或机械力作用造成外绝缘性能下降，其发热功率取决于外绝缘的绝缘电阻与泄漏电流。内部热故障主要发生在导电回路和绝缘介质上，其内部发热机理因设备内部结构和运行状态的不同而异，一般可概括为：导体连接或接触不良、介质损耗增大、电压分布不均匀或泄漏电流过大、因绝缘老化、受潮、缺油等产生局部放电、磁回路不正常等。

本文主要分析了电气设备热故障产生的原因，针对电气设备的热故障和危害进行了分析。首先分析了在正常和故障情况下电气设备发热形成的原因；并且提出了如何预防电气设备热故障的具体对策，以及常见电气设备温度的测试标准，红外诊断技术对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测，使传统电气设备的预防性试验维修提高到预知状态检修。

3 电气设备热故障的判断

3.1外部热故障的判断

外部热故障的致热部位是的，可用热像仪直接测温，且测量值与实际的温度值差别不大，一般可根据测得的温度值或温升值，按照GB/T11022- 1999《高压开关设备和控制设备共同技术要求》规定的温度和温升极限，以及DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》中的相对温差判断法来判断缺陷的严重程度。当温度值或温升值接近或稍微超过GB/T11022- 1999标准的规定值时，如此时设备的负荷还较轻，但在还有可能出现更高的负荷的情形下，应定为“重大”或“紧急”缺陷，同时采取相应的措施。

我们在现场用红外成像仪测量到，在设备电气连接处最高温度达到194.8 0C，根据热故障检测标准紧急停电处理。现场发现固定螺丝和部分导体已熔化，对发热部分的金属材料近距离观察失去光泽，表面严重氧化。

3.2 内部热故障的判断

内部热故障也可用热像仪测温，但山于其致热部位被封闭，小部分热量可能通过导体传递到外部，大部分要通过空气、油、SF6或绝缘纸等介质，再通过金属箱体或瓷套传到其表面，所以其测量值与实际的温度值差别一般较大。山于设备本身结构和致热因素比外部热故障要复杂些，对此类故障的判断分析也显得困难些。应根据DL/T 664- 1999导则中的同类比较法和热谱图比较法来判断，不宜按GB/T11022-1999标准规定的温度和温升限值或DL/T 664- 1999导则中的相对温差判断法来判断。

4 红外线检测技术的运用

红外线检测技术是一种高科技在线监测技术，它包含了计算机技术、图像处理技术和光电成像技术，能够接收设备发出的红外辐射，并且在经图像技术后形成的热像图显示在荧光屏上，通过分析热像图就可以准确的判断设备表面的温度分布情况，在进行电气设备检修时具有准确、实时和快速等优点。红外温度记录法是红外线检测技术在电气设备中应用最多的方法。利用红外温度记录法可以实现对电气设备的无损探测、检测设备性能和运行状态，热像仪可以在一定的距离内实时检测出发热点的温度，并且制作出设备的温度梯度热像图，具有较高的灵敏度，可以在设备现场使用。它可以在-20℃～2000℃的宽量程内以0.05℃的高分辨率检测电气设备的热故障，揭示出如导线接头或线夹发热，以及电气设备中的局部过热点等等。

通过应用红外检测技术对电气设备热故障进行检测，再根据热故障的类型（包括有危险性热故障、严重性热故障、一般性热故障三种）采取相应的措对其进行处理具体如图1所示。

图.1 电气设备热故障的类型及相应处理措施

在对熊家嘴220kV变电站一次设备进行红外线测温时，《电力设备预防性试验规程 》（DL /596-1996）规定油纸绝缘的耦合电容器 ，电容量的变化率应在-5%～10%之间，虽然U相数据没有超标，但介质损耗有上升的趋势且接近临界值，电容量的变化率也有上升趋势，综合判断后得出结论：U相耦合电容器绝缘已发生变化，有进一步劣化的趋势。为了防止发生一次设备事故，调度将其退出了运行。

结 论

电气设备热故障在电气缺陷管理中已经成为一个突出问题，因此对电气设备的热故障进行预防和积极解决显得尤为重要。红外线检测技术对于电气设备的热故障处理具有重要的意义，它不仅可以准确的检测设备的热故障，做到防范于未然，还可以有效降低设备的维修费用，其优点和重要性是显而易见的。总之只有做好各方面的工作才能减少热故障的发生。