電氣設(shè)備發(fā)熱問(wèn)題的研究

【摘 要】在本文中，主要研究了電氣設(shè)備中的發(fā)熱問(wèn)題，首先具體探討了一些常見(jiàn)電氣設(shè)備發(fā)熱問(wèn)題，包括渦流發(fā)熱、隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行發(fā)熱、電阻損耗發(fā)熱以及導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾發(fā)熱，分析了這些發(fā)熱產(chǎn)生的原因，然后介紹了對(duì)于電氣設(shè)備中發(fā)熱問(wèn)題的預(yù)防措施，這些措施主要是風(fēng)冷法、接觸面的處理、紅外熱成像和基于短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的電氣設(shè)備溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，對(duì)于預(yù)防和解決電氣設(shè)備中的發(fā)熱問(wèn)題有著一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】電氣；設(shè)備；發(fā)熱；原因；措施；研究

引言

電氣設(shè)備的發(fā)熱問(wèn)題指的是電氣設(shè)備和進(jìn)行連接的母線(xiàn)及電纜間某些工作點(diǎn)所產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其散熱能力。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)及個(gè)人用戶(hù)對(duì)于供電工作提出了更高的要求，而用電負(fù)荷的增長(zhǎng)使得相關(guān)電氣設(shè)備在防止電力事故方面面臨更大的壓力，電氣設(shè)備中的發(fā)熱問(wèn)題一直以來(lái)都是造成事故的重要原因之一，尤其對(duì)于一些老舊電氣設(shè)備和大載流電氣設(shè)備而言，這種發(fā)熱問(wèn)題更為棘手。因此，預(yù)防和解決電氣設(shè)備的發(fā)熱問(wèn)題在確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行方面有著重大意義。

1、電氣設(shè)備中常見(jiàn)的發(fā)熱問(wèn)題

1.1渦流發(fā)熱

渦流發(fā)熱現(xiàn)象主要是由渦流損耗誘發(fā)的，而渦流損耗的現(xiàn)象廣泛存在于電氣設(shè)備中（例如變電站中的變壓器的鐵損），鐵損包括磁性材料的磁滯損耗和渦流損耗以及剩余損耗，這種損耗對(duì)于變壓器這類(lèi)交流電氣設(shè)備會(huì)產(chǎn)生不可忽略的危害，首先是磁滯損耗，鐵磁材料作為磁介質(zhì)，在一定勵(lì)磁磁場(chǎng)下產(chǎn)生的固有損耗，也就是在電能轉(zhuǎn)換磁能過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生損耗，直接造成變壓器等交流電氣設(shè)備額外的功率損失，此外，磁通發(fā)生交變時(shí)發(fā)生渦流損耗，鐵芯產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流呈旋渦狀，導(dǎo)致線(xiàn)圈的溫度升高發(fā)熱。這種渦流損耗也會(huì)發(fā)生在其他一些電氣設(shè)備中（如穿墻套管等）。在電氣設(shè)備的正常工作中，其工作電流可以達(dá)到KA的數(shù)量級(jí)，這些電流產(chǎn)生磁通也會(huì)較大，從而發(fā)生渦流損耗的現(xiàn)象，發(fā)出的極大的熱量長(zhǎng)期作用于密封式的穿墻套管上，會(huì)導(dǎo)致穿墻套管過(guò)熱而損壞。

1.2隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行發(fā)熱

在電氣設(shè)備中存在的各種隔離開(kāi)關(guān)中，通常都會(huì)發(fā)現(xiàn)這些開(kāi)關(guān)的在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)熱部分基本都集中在隔離開(kāi)關(guān)與導(dǎo)線(xiàn)連接點(diǎn)處，同時(shí)發(fā)熱量也很大，通過(guò)研究分析可以看到這個(gè)現(xiàn)象主要由以下幾個(gè)原因引起：（1）戶(hù)外安裝的隔離開(kāi)關(guān)，其導(dǎo)線(xiàn)會(huì)在風(fēng)力的作用下產(chǎn)生較大的位移，這樣很容易導(dǎo)致負(fù)責(zé)連接的螺栓松動(dòng)，從而使得導(dǎo)線(xiàn)的有效接觸面積大幅減小，根據(jù)導(dǎo)體電阻公式推得，導(dǎo)線(xiàn)在連接處的接觸電阻增大，這樣顯然會(huì)造成發(fā)熱；（2）隔離開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)之間的連接點(diǎn)在工作的過(guò)程中長(zhǎng)期暴露在環(huán)境中，很容易受到蒸汽、灰塵以及某些活潑氣體影響，同時(shí)也伴有水分侵蝕，這樣就會(huì)在連接件的接觸表面生成一層氧化膜，增大氧化處的電阻，工作時(shí)有大電流通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱；（3）不理想的工作環(huán)境或是環(huán)境污染會(huì)使得隔離開(kāi)關(guān)上的連接部件銹蝕，從而導(dǎo)致這些開(kāi)關(guān)失去應(yīng)有的彈性，甚至斷裂，這直接會(huì)造成接觸部位出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象。

1.3電阻損耗發(fā)熱

由焦耳定律可知，通有電流導(dǎo)體的所產(chǎn)生的熱量為:，其中Q為產(chǎn)生的熱量，I為導(dǎo)體上通過(guò)的電流有效值，R為導(dǎo)體的電阻值，t為時(shí)間。從焦耳定律可以得出，當(dāng)電阻上有電流流過(guò)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱的現(xiàn)象，這種由電流流過(guò)電阻產(chǎn)生的發(fā)熱通常出現(xiàn)在載流電氣設(shè)備中（例如導(dǎo)流體及導(dǎo)流體相互之間較大的連接點(diǎn)電阻會(huì)導(dǎo)致電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生大量的熱）。

1.4導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾發(fā)熱

防止導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾發(fā)熱現(xiàn)象的發(fā)生在一個(gè)方面保證了電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，從焦耳定律來(lái)講，一般導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾發(fā)熱都是因?yàn)殡娮柙龃?，常?jiàn)的導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾電阻增大由以下幾個(gè)原因引起：（1）線(xiàn)夾的連接緊固螺栓松動(dòng)，從而導(dǎo)致電氣接觸面接觸不緊，局部甚至未接觸，造成電阻增大；（2）線(xiàn)夾接觸面的氧化問(wèn)題，導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾一般由鋁材制成，鋁制材料在空氣中會(huì)發(fā)生自然氧化，高溫會(huì)加速氧化反應(yīng)的速度，因而材料表面形成一層氧化膜，這樣就引起了整個(gè)接觸電阻的增大。此外，電力線(xiàn)路輸送功率的不穩(wěn)定、環(huán)境溫度波動(dòng)會(huì)造成導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾溫度的變化，熱脹冷縮及其他因素會(huì)使得電氣接觸不良，使得空氣流入促進(jìn)氧化；（3）導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾引流板的發(fā)熱，會(huì)使得其溫度一定程度的升高，引流板變形，導(dǎo)致接觸不緊的面積進(jìn)一步增大；（4）在進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)的連接工作時(shí)，沒(méi)有及時(shí)對(duì)線(xiàn)夾和導(dǎo)線(xiàn)清潔和涂抹電力復(fù)合脂，同時(shí)如果復(fù)合脂的密閉性不佳，也會(huì)造成由于潮濕造成的導(dǎo)線(xiàn)氧化，增大接觸電阻而發(fā)熱；（5）某些導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾的結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上不合理，容易導(dǎo)致線(xiàn)夾處發(fā)生渦流損耗而發(fā)熱。

2、電氣設(shè)備發(fā)熱的預(yù)防措施

2.1風(fēng)冷法

風(fēng)冷法一般而言就是使用強(qiáng)行排風(fēng)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于電氣設(shè)備的降溫。在實(shí)際中常用的強(qiáng)行排風(fēng)降溫主要包括以下兩種方法：（1）在開(kāi)關(guān)柜后部的上下別安裝風(fēng)扇設(shè)備，同時(shí)在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)有溫控器，其溫度值預(yù)先進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的溫度達(dá)到這個(gè)設(shè)定值時(shí)，便啟動(dòng)風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)行排風(fēng)降溫；（2）上面方法的基礎(chǔ)上，額外在保護(hù)回路中設(shè)置一個(gè)電流繼電器，同樣預(yù)先設(shè)定有電流數(shù)值，當(dāng)運(yùn)行的電流大小大于等于這個(gè)數(shù)值時(shí)，啟動(dòng)電流繼電器和風(fēng)扇排風(fēng)降溫。

2.2接觸面處理

預(yù)防電氣設(shè)備中的發(fā)熱問(wèn)題，重要的一個(gè)措施就是把導(dǎo)線(xiàn)之間的接觸面進(jìn)行高質(zhì)量的處理。對(duì)于接頭的接觸面，如果其嚴(yán)重不平，可以通過(guò)銼刀把將接觸面不平處及毛刺銼掉，從而使得整個(gè)接觸面平整光潔。另外一個(gè)值得注意的地方是，處理工作的過(guò)程中要注意防止母線(xiàn)在加工后的截面減少，對(duì)于氧化膜可以使用鋼絲刷將其去除，通過(guò)輔有乙醇或丙酮的棉紗把接觸表面擦拭干凈。

2.3紅外熱成像

紅外熱像儀具有無(wú)需制冷、工作壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。儀器內(nèi)部的各種參數(shù)可以建立一個(gè)完整的電氣傳輸補(bǔ)償模型，并且能夠自動(dòng)修正各種測(cè)量誤差。紅外熱像儀器使用板卡完成熱圖數(shù)字記錄的記錄工作，一般而言每張卡可以存儲(chǔ)高達(dá)1000張熱圖，同時(shí)還允許相關(guān)的用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)置。紅外熱像儀器具備高級(jí)的鏡頭自動(dòng)校準(zhǔn)和識(shí)別功能，內(nèi)置濾光片工作人員可以極其方便地對(duì)紅外熱圖像進(jìn)行點(diǎn)、線(xiàn)以及區(qū)域熱圖分析。具體工程中的應(yīng)用表明紅外熱像儀器在檢測(cè)電氣設(shè)備的外部故障和內(nèi)部問(wèn)題時(shí)發(fā)揮著重要的作用，與傳統(tǒng)檢修方法相比，利用這個(gè)儀器可以實(shí)現(xiàn)非接觸、不解體、非破壞以及不停電檢修，大大提高整個(gè)電氣設(shè)備的維護(hù)效率。

3、結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合工程實(shí)際，分析了一些電氣設(shè)備發(fā)熱問(wèn)題及其原因，并結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，提出了電氣設(shè)備的發(fā)熱問(wèn)題的預(yù)防措施和解決辦法，在一定程度上可預(yù)防由發(fā)熱問(wèn)題造成的電氣設(shè)備事故，進(jìn)而保證整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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