淺談低壓電氣設(shè)備發(fā)熱故障分析及處理

謝偉

摘 要：隨著生活水平的不斷提高，電氣設(shè)備已滲入到人們生活的方方面面，人們對電氣設(shè)備的可靠性以及安全運行提出了更高的要求。在電氣設(shè)備，尤其是低壓電器設(shè)備運行的過程中，發(fā)熱現(xiàn)象是最常見的現(xiàn)象，也是引發(fā)故障最多的，且對設(shè)備運行狀態(tài)有較大的影響。文章針對發(fā)熱故障的產(chǎn)生原因、位置等因素進行了詳細的討論，并對其故障情況進行分析，提出相應(yīng)的處理方案。

關(guān)鍵詞：低壓；電氣設(shè)備；發(fā)熱；故障；分析；處理

引言

在生產(chǎn)實踐中，低壓電氣設(shè)備的發(fā)熱問題一直困擾現(xiàn)場工作人員，該類問題引發(fā)的故障類型多樣，故障點位置不易確定，故障危害較大，是幾個比較突出的特點。近年來，由于低壓電氣設(shè)備發(fā)熱故障導(dǎo)致的設(shè)備損壞等事故發(fā)生率較高，對設(shè)備的安全運行十分不利。以南寧某制造業(yè)企業(yè)電力系統(tǒng)改造為例，對原有的一二次設(shè)備進行升級換代后，解放了相當(dāng)一批勞動力，電力系統(tǒng)自動化程度提高，但是近年來的故障統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱故障導(dǎo)致的設(shè)備停運和損害事故發(fā)生率反而呈現(xiàn)上升趨勢，對設(shè)備的安全運行有著重要的影響。

1 發(fā)熱故障分類

對發(fā)熱故障進行分類時，依據(jù)不同的分類標準，故障類型也不盡相同。

1.1 依據(jù)發(fā)熱位置分類

依據(jù)發(fā)熱故障產(chǎn)生的位置不同，可以將該類故障分為內(nèi)部故障以及外部故障兩類。

內(nèi)部發(fā)熱故障：發(fā)熱原因是由于電流在設(shè)備及元件內(nèi)部流動時，由于元件內(nèi)部存在相應(yīng)的電阻，從而產(chǎn)生相應(yīng)的熱效應(yīng)，引起設(shè)備發(fā)熱。

外部發(fā)熱故障：由于電氣設(shè)備及元件的表面由于散熱條件較差，導(dǎo)致的熱量堆積，或由于年久失修以及未及時更換導(dǎo)致的設(shè)備絕緣能力下降，導(dǎo)致漏電等現(xiàn)象，引起電能損耗，產(chǎn)生熱量。

1.2 依據(jù)發(fā)熱原因分類

低壓電氣設(shè)備發(fā)熱原因主要分為電流熱效應(yīng)、電壓熱效應(yīng)以及其他諸如漏磁等效應(yīng)在內(nèi)的多種。

電流熱效應(yīng)：該種發(fā)熱原因主要是設(shè)備或元件中的電流、電阻、接觸電阻等增加而導(dǎo)致的發(fā)熱量增加。一般而言，外部發(fā)熱故障的發(fā)熱原因多屬于電流熱效應(yīng)。

電壓熱效應(yīng)：由于設(shè)備老化導(dǎo)致絕緣性能下降，或是設(shè)備進水返潮、密封不良等，從而導(dǎo)致介質(zhì)損耗增加，引起有功功率在電介質(zhì)中的損耗以及設(shè)備發(fā)熱，發(fā)熱量大小與電壓平方成正比。

其他致熱效應(yīng)：（1）漏磁。主要由于設(shè)備線圈纏繞不合理、導(dǎo)線裸露等，導(dǎo)致鐵損增加；（2）設(shè)備的非正常運行狀態(tài)，會導(dǎo)致設(shè)備的表面的熱量分布發(fā)生變化。

2 發(fā)熱故障分析

文章以南寧某制造業(yè)企業(yè)電力系統(tǒng)改造升級為例，統(tǒng)計并分析該電力系統(tǒng)中發(fā)熱故障的主要部位及原因。表1為該電力系統(tǒng)發(fā)熱故障的部分統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

通過對發(fā)熱故障位置的統(tǒng)計，經(jīng)分析得出造成發(fā)熱故障的主要原因如下：

（1）設(shè)備老化。電力系統(tǒng)在設(shè)備升級改造的過程中，改造速度相對較慢，多數(shù)設(shè)備服役時間長，出現(xiàn)了設(shè)備老化、銹蝕以及接頭緊固件銹蝕嚴重等情況，大大增加了設(shè)備內(nèi)部線路之間以及設(shè)備之間的接觸電阻，電流致熱效應(yīng)明顯，發(fā)熱故障頻出。（2）設(shè)備接觸面氧化。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，在設(shè)備發(fā)熱點接觸面位置存在上下兩層厚度不均的氧化膜，造成了在該設(shè)備接觸點位置的接觸電阻增大引起該點發(fā)熱。（3）設(shè)備及線路腐蝕。該企業(yè)建成投產(chǎn)時間較長，且生產(chǎn)過程中有非中性蒸汽產(chǎn)生，靠近蒸汽通道的電氣設(shè)備及元件，設(shè)備或線路接頭會與蒸汽接觸后發(fā)生反應(yīng)，腐蝕接頭等部件，造成接觸電阻的增加，發(fā)熱量增加，反過來又促進了腐蝕反應(yīng)的進行速率，造成發(fā)熱故障。（4）設(shè)備負荷增加。該電力系統(tǒng)原本設(shè)計的線路系統(tǒng)承載能力隨著時間的推移越發(fā)顯得無力，企業(yè)產(chǎn)能的增加導(dǎo)致電力負荷的持續(xù)增加，部分電氣設(shè)備必須在超負荷情況下進行工作，超過額定電流的電流值必然引起系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)熱量的增加，也導(dǎo)致了較高的發(fā)熱故障率。（5）設(shè)備安裝不合格。在對上述故障進行檢修過程中發(fā)現(xiàn)，有部分接頭在安裝時未能按照安裝要求進行，導(dǎo)致接頭處緊固件無法正常工作，引起接觸不良，在接頭位置導(dǎo)致發(fā)熱現(xiàn)象。（6）檢修不力。電力系統(tǒng)布局較廣，使用時間較長，存在死角位置，并且涉及到的線路、接頭數(shù)量眾多，檢修人員工作量巨大，人員不足，導(dǎo)致一部分線路接頭在檢修中被忽略，多年的累積下來，也造成了部分難以檢修和檢查到的接頭和線路出現(xiàn)銹蝕等情況，導(dǎo)致線路接觸電阻增加，發(fā)熱量增加。

3 發(fā)熱故障應(yīng)對措施

發(fā)熱故障的危害較大，輕者造成線路燒毀，系統(tǒng)停電，嚴重時可將整臺設(shè)備燒毀，造成較大的經(jīng)濟損失。萬幸的是，一旦確定故障位置和故障原因，修復(fù)起來比較簡單。

（1）合理規(guī)劃線路負載。降低發(fā)熱故障率，應(yīng)當(dāng)在電力系統(tǒng)設(shè)計時，參照當(dāng)前的用電負荷并考慮一定的未來負荷增量來設(shè)計，避免在負荷增加時，電流熱效應(yīng)增加較大，引起線路故障。（2）嚴格控制材料質(zhì)量。選擇材料時，嚴格管控材料質(zhì)量，母線及設(shè)備線夾材料優(yōu)先選用高質(zhì)量產(chǎn)品，電纜直徑根據(jù)設(shè)計值進行選用。（3）防止表面積塵。對于閘刀等關(guān)鍵部位，應(yīng)及時除塵，防止堆積的灰塵在導(dǎo)電膏表面發(fā)生硬化，增加接觸電阻，引起發(fā)熱；此外，還應(yīng)按照相關(guān)要求，在閘刀非導(dǎo)電的部位涂抹二硫化鉬，以防止積塵硬化現(xiàn)象。（4）防止線路氧化。對線路接頭進行防氧化處理，將接頭進行磨平和去毛刺處理，并在接頭表面涂一定厚度（0.7-1mm）的導(dǎo)電膏，在接頭處采用緊固螺栓。緊固螺栓在使用時，其緊固壓力應(yīng)當(dāng)在一定范圍內(nèi)，避免一味的增大緊固壓力，防止由于壓力過大而引起接頭處鋁質(zhì)母線的隆起導(dǎo)致的接觸面積減小和接觸電阻增加；對于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的接觸位置氧化情況，必須采用砂紙對其進行光整處理后，涂抹導(dǎo)電膏，最好還要在兩個接觸點之間增加銅墊片，或更換新的緊固件，以防故障再次發(fā)生。（5）及時檢修。定期對電氣設(shè)備進行檢修和大修，對于重要設(shè)備的大修必須進行，以防止設(shè)備出現(xiàn)腐蝕、銹蝕等缺陷，通過定期的檢修來提高設(shè)備的使用壽命；對隔離開關(guān)進行適當(dāng)?shù)脑鋈荩瑵M足逐漸增加的用電負荷；對于出現(xiàn)問題的設(shè)備和元器件，及時更換。（6）嚴格按照安裝進行。在對電氣設(shè)備進行安裝時，要嚴格遵守安裝標準，尤其對于緊固件以及導(dǎo)電頭以及其他連接部件，必須嚴格檢查，確保連接正常，以防出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象，造成接頭部位發(fā)熱。（7）采用高科技輔助檢修。紅外檢測技術(shù)針對發(fā)熱引起的故障檢測效果較好，針對性較高，該技術(shù)通過紅外成像可以快速定位故障位置以及故障嚴重程度，能夠給低壓電氣設(shè)備快速檢修提供重要的技術(shù)支撐。（8）對于中高端成套設(shè)備的熱故障定位及檢修，一方面可以利用紅外檢測技術(shù)進行檢測，這種方法的不足之處在于對封閉的設(shè)備內(nèi)部熱故障的熱成像不夠準確，定位不精確；另一方面，還可以利用廠家預(yù)留的傳感器安裝位置或在故障易發(fā)位置安裝較高靈敏度的溫度傳感器，并設(shè)置報警閾值，以便及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部熱故障并準確定位。

參考文獻

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