電氣設(shè)備發(fā)熱原因分析及預(yù)防控制

劉軍

摘要：在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備由于發(fā)熱是直接導(dǎo)致事故的主要原因之一。由于設(shè)計(jì)、選材、安裝、檢修和環(huán)境、負(fù)荷等諸多諸多因素的影響，電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時，會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)、處理不及時，很容易發(fā)展成電氣事故。所以，防止、控制電氣設(shè)備發(fā)熱既能有效降低事故的發(fā)生，又能防止電氣設(shè)備加速老化。

本文主要針對煤礦供電系統(tǒng)中的一次電氣設(shè)備，特別是連接過渡部位的發(fā)熱原因進(jìn)行分析。并根據(jù)分析原因采取預(yù)防措施，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠率。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備;發(fā)熱;預(yù)防控制

1 電氣設(shè)備發(fā)熱原因分析

1.1 設(shè)計(jì)因素

電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般都按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，很容易忽視對環(huán)境條件的考察評估和分析.隨著運(yùn)行時間的增加，電氣設(shè)備受環(huán)境因素的影響也日益顯著。

神東礦區(qū)地處高原丘陵地帶，四季明顯，氣候干燥，風(fēng)沙較多。空氣中除了塵土細(xì)沙還有煤塵及各種帶有腐蝕性等雜質(zhì)，極易對室外露天運(yùn)行的電氣設(shè)備造成影響。比如導(dǎo)體氧化、腐蝕，刀閘磨損等。

1.2 材料因素

電力系統(tǒng)導(dǎo)體一般以銅和鋁為主。而在一個系統(tǒng)或變電站中，既有銅導(dǎo)體，也有鋁導(dǎo)體。在進(jìn)行材料選擇時，只注重按設(shè)計(jì)要求選擇相應(yīng)型號、規(guī)格的導(dǎo)體材料，卻忽視了金屬導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度、環(huán)境適應(yīng)能力和導(dǎo)體阻值。尤其是銅鋁過渡接頭，因兩者的膨脹系數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度不同，如果選用了質(zhì)量不好的材料，在外力作用下，就有可能在接頭的連接處出現(xiàn)裂縫，使兩者接觸面積減小、接觸電阻阻值增大等隱患。根據(jù)焦耳-楞次定律公式：Q=I2Rt可知，設(shè)備發(fā)熱主要取決于通過導(dǎo)體的電流I和導(dǎo)體的阻值，且兩者與產(chǎn)生的熱量Q成正比。因此，導(dǎo)體材料和產(chǎn)品質(zhì)量也是導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)熱的主要原因之一。

根據(jù)公式R=和導(dǎo)體電阻率與溫度的關(guān)系曲線，導(dǎo)體的阻值與溫度成正比，導(dǎo)體溫度越高阻值越大。在電流的熱效應(yīng)下，會出現(xiàn)相互作用作用的惡性循環(huán)。一旦導(dǎo)體開始發(fā)熱，發(fā)展速度極快，很容易造成事故。

1.3 安裝因素

設(shè)備的安裝、檢修質(zhì)量也直接關(guān)系到電氣設(shè)備的運(yùn)行情況。比如安裝前未對接觸面進(jìn)行檢查清潔，造成接觸面帶有雜質(zhì)或有變形損傷;金屬導(dǎo)體連接件螺栓的的緊固時操作不當(dāng)導(dǎo)致螺栓不緊或受力不均等情況。在外力的作用下，會使金屬機(jī)械強(qiáng)度降低，發(fā)生金屬疲勞而在接觸部位出現(xiàn)縫隙。這些縫隙在在雨水的作用下，會進(jìn)入沙土、煤塵和帶有腐蝕性等的雜質(zhì)，造成金屬表面加速氧化、腐蝕，導(dǎo)致接觸面積減小，阻值增大而引起發(fā)熱。

1.4 環(huán)境因素

神東礦區(qū)地處高原地區(qū)，這里四季分明，氣候干燥，晝夜溫差大。冬春季風(fēng)沙較多，空氣中飄浮著大量的含有酸性、堿性、氯化物、硫化物等微粒，帶電導(dǎo)體很容易吸附這些微粒。其中一些具有腐蝕性的物質(zhì)，會對金屬表面造成氧化或損傷。由于長期受環(huán)境溫度和機(jī)械外力的影響，會導(dǎo)致金屬疲勞而使接觸面壓力降低或出現(xiàn)縫隙。這些具有腐蝕性的微粒會隨雨水進(jìn)入并不斷滲透深入，形成氧化層或硫化樹，致使金屬接觸面積減小，接觸電阻增大。

1.5 管理因素

由于設(shè)計(jì)、安裝、材料、環(huán)境等等原因，電氣設(shè)備隨著運(yùn)行時間的增加，發(fā)熱問題也會逐漸顯現(xiàn)。正是由于最初的一段正常運(yùn)行，才使得后面忽視了對設(shè)備的認(rèn)真管理。而設(shè)備的管理，是預(yù)防電氣設(shè)備因發(fā)熱等原因?qū)е率鹿实年P(guān)鍵。但很多電氣事故往往就是因管理工作不認(rèn)真、不到位，疏于日常的檢查、監(jiān)測和定期的檢測、試驗(yàn)而使一般隱患發(fā)展成為事故。

運(yùn)維人員在對設(shè)備進(jìn)行溫度檢測時，只是按規(guī)定在相應(yīng)位置上測量設(shè)備溫度，不能全面、認(rèn)真進(jìn)行溫度測量。在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，即便是一個發(fā)熱點(diǎn)，由于設(shè)備的結(jié)構(gòu)、體積、安裝位置、高度、視線阻擋等因素的限制，在發(fā)熱點(diǎn)周圍不同位置、不同面的測試結(jié)果也完全不同。這也是對電氣設(shè)備管理不認(rèn)真、不仔細(xì)而不能及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備隱患的主要原因之一。

2 電氣設(shè)備發(fā)熱的預(yù)防

2.1 安裝及材料管理

材料的合理選用和安裝質(zhì)量控制能有效預(yù)防和降低電氣設(shè)備發(fā)熱事故。

電氣設(shè)備的材料應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，暴露在空氣中的導(dǎo)體，盡量使用表面鍍銀或掛錫導(dǎo)體。連接和過渡用的接頭最好使用導(dǎo)電率高、導(dǎo)熱性好、抗氧化、耐腐蝕的鍍銀或鍍錫導(dǎo)體。

電氣設(shè)備安裝質(zhì)量是直接關(guān)系到設(shè)備運(yùn)行狀況。加強(qiáng)對安裝的管理，能有效提高電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠率。安裝前，應(yīng)對安裝設(shè)備進(jìn)行檢查和檢測。如金屬表面是否清潔、有無變形損傷等。對不符合要求的金屬應(yīng)及時處理或更換，保證安裝質(zhì)量。

2.2 運(yùn)行管理

運(yùn)行管理是控制和防止電氣設(shè)備因發(fā)熱而導(dǎo)致事故的關(guān)鍵。

2.2.1 制定切實(shí)可行，符合實(shí)際的管理制度，規(guī)范運(yùn)行管理工作。制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，便于管理人員分析判斷。了解部分設(shè)備在正常運(yùn)行時允許的最高溫度，工作中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)制度、規(guī)定，及時發(fā)現(xiàn)處理電氣設(shè)備隱患。

2.2.2 采取相應(yīng)的技術(shù)措施

電氣設(shè)備所選用的金具應(yīng)盡量使用符合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。載流量及動穩(wěn)定性能應(yīng)符合實(shí)際要求。特別是銅鋁過渡用設(shè)備線夾、導(dǎo)體接頭等，最好采用擴(kuò)散焊接工藝產(chǎn)品。

通過采取技術(shù)手段防止氧化，如使用電力復(fù)合脂、選用抗氧化強(qiáng)的金屬導(dǎo)體、采用焊接連接等。并通過電阻檢測和載流試驗(yàn)來判斷氧化程度和接觸情況。

進(jìn)行檢修、安裝時電氣設(shè)備連接處的接頭，表面應(yīng)平整光滑，接觸完全，固定牢固。因銅和鋁質(zhì)材料的機(jī)械強(qiáng)度、彈性系數(shù)不同，在對鋁質(zhì)導(dǎo)體進(jìn)行固定時，由于螺栓的壓力過大或壓力不均，會造成接觸面變形隆起，使接觸面減小并形成縫隙。或受短路電流、外力作用也會導(dǎo)致上述情況。所以，針對不同材質(zhì)的導(dǎo)體，應(yīng)有不同的操作標(biāo)準(zhǔn)。最好使用帶有力矩的扳手，防止壓力過大或過小。

2.2.3 通過培訓(xùn)和技術(shù)交流提高電氣設(shè)備管理人員的業(yè)務(wù)技能，熟悉并認(rèn)真執(zhí)行相關(guān)制度和措施。在設(shè)備巡視檢查中，運(yùn)用有效手段對設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行分析判斷。如通過觀察雪、雨水、霧等自然氣候，來判斷電氣設(shè)備是否有發(fā)熱現(xiàn)象和發(fā)熱程度。

3 案例分析

3.1 安裝原因造成母線接頭發(fā)熱

2014年，神東供電中心一變電站110kV母線連接處有發(fā)熱現(xiàn)象，經(jīng)停電后進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)管型母線連接用接頭在安裝時，未將接頭接觸面防氧化膜清除，造成接頭發(fā)熱。找出原因后，對110kV母線所有接頭進(jìn)行了處理、更換，避免了事故的發(fā)生。

在設(shè)備安裝時，忽視了對設(shè)備的檢查，規(guī)范執(zhí)行不認(rèn)真和習(xí)慣性操作是普遍存在的問題。應(yīng)引以為戒，工作中，必須認(rèn)真嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范，保證安裝、檢修質(zhì)量。

3.2 環(huán)境原因造成刀閘發(fā)熱

由于變電站地處風(fēng)沙地帶，在隔離刀閘觸頭之間有大量塵土，多次的分合操作，導(dǎo)體表面磨損嚴(yán)重，并粘有大量的灰塵，導(dǎo)致刀閘接觸面積減少、接觸電阻增大而造成接觸部位發(fā)熱。

環(huán)境對設(shè)備的運(yùn)行影響也不容忽視，應(yīng)根據(jù)環(huán)境變化加強(qiáng)對設(shè)備的檢查、檢測，同時，應(yīng)將環(huán)境變化情況和設(shè)備檢測結(jié)果做記錄，根據(jù)記錄內(nèi)容制定試驗(yàn)、檢修計(jì)劃，確保設(shè)備運(yùn)行可靠。

4 結(jié)語

電氣設(shè)備的發(fā)熱是一個不容忽視的問題，它不僅影響設(shè)備的正常運(yùn)行，還會導(dǎo)致電氣設(shè)備的事故或發(fā)生火災(zāi)，危及人員、設(shè)備的安全。因此，及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)并處理電氣設(shè)備發(fā)熱隱患，可以大大減少或降低電力系統(tǒng)的事故，提高供電可靠性。

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