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电气设备热故障分析及对策杨添铨

发表时间：2021/8/9 来源：《中国科技信息》2021年9月中作者：杨添铨

[导读] 电气设备的热故障在电气设备中很常见，并在一定程度上影响到设备本身。因此，在这种情况下，有必要预测热故障。

广东电网有限责任公司潮州饶平供电局杨添铨

摘要：电气设备的热故障在电气设备中很常见，并在一定程度上影响到设备本身。因此，在这种情况下，有必要预测热故障。日常生活中最常见的检测技术是红外诊断技术，红外诊断技术不仅能预测设备的早期故障，还能有效判断设备的绝缘性能，这对有效预防电气设备热故障具有十分积极的意义。因此，红外诊断技术对于分析电气设备的热故障至关重要。
关键词：电气设备；热故障；问题分析；分析及对策；
        前言
        近年来，随着技术的迅猛发展，中国各部门的发展对电力设备可靠性提出了更高的要求。电气设备的组成极为复杂，在运行过程中常常受到内部和外部因素的影响，造成故障，大大降低了电气设备的可靠性。当出现热故障时可能会对电气设备的运行产生非常不利的影响，因此需要及时解决热故障。
        一、电气设备热故障概述
        1.电气设备热故障问题分析
        外部热故障问题。外部热故障是电气设备热故障的主要表现形式，由设备接触不良引起。在电气设备的实际操作中，暴露的电气接头长期暴露在空气中可能导致接触不良。在接触不良的情况下，大量电流可能会导致设备连接温度升高，从而导致严重的热故障和安全风险。相关研究表明，电气设备由于外部接触不良而发生热故障的可能性达到90%，因此，预防和控制热故障至关重要。通常，根据外部故障温度，电气设备的外部热故障可以分为三个级别:“一般”、“严重”和“危险”。在实践中，必须根据级别优先度来处理故障。
        内部热故障问题主要指的是电气回路故障和绝缘体介质恶化引起的故障类型。对于电气设备，外部结构通常用金属外壳或绝缘材料密封，以提高安全性和使用寿命，正是由于这种结构，电气设备可能出现内部热故障，热故障热量会在一定时间内转移到绝缘材料上，不可避免地导致某些电气设备过热，进而提高电气设备的局部温度，这样的特点为故障的检测提供了重要条件。
        2.电力设备热故障引发的危害
        一般来说，从电气设备材料的组成来看，这些材料主要是金属材料和具有一定绝缘能力的材料。在电气系统运行期间，电气设备承担着重要的传输任务。在长期运行状态下，高负荷运行会增加电气设备故障的可能性，从而导致电气设备金属材料过热。在加热过程中，一旦金属材料的温度超过电气设备所能承受的极限温度，就会导致电气设备出现更严重的故障，严重影响电气设备的稳定可靠运行，甚至导致严重安全事故，因此电气设备中的绝缘材料必须具有一定的隔热性。在电气设备运行期间，如果热量在绝缘材料允许的限度内，则不会对设备的运行造成很大危险。相反，当热量超过电气设备的允许限制时，绝缘材料会被氧化并着色，从而大大降低绝缘性能。例如，在绝缘油受热时，高温可能导致绝缘油变色使绝缘老化，氧化可能产生大量碳和墨水，电气设备在运行过程中将产生很大的阻力。在这种情况下，电力设备面临严重威胁，例如出现故障停电。
        二、电气设备发热故障原因分析
        1.电阻损耗发热
        众所周知，电气系统导电回路中的金属导体具有相应的电阻，因此，根据焦耳-波纹定律，部分电阻必须作为电流通过过程中的热量损失消耗。产生的加热功率为:P = Kf*I*2R。(其中P是加热功率；Kf是附加损耗系数；I是通过的负载电流；R是载流导体的直流电阻值；理想情况下，如果导体电路中不同接点、连接器或触点的阻抗小于连接导体的阻抗，则连接零件的阻抗不会大于或小于相邻载波导体的阻抗。但是，当由于连接不良而导致某些连接器、触点的接触电阻增大时，上述公式表明，与周围的导体相比，连接部分会产生更大的电阻损耗、更高的加热功率和更高的温度，从而导致局部过热。发热的主要原因是:导电电路的结构设计不合理；安装和执行不符合技术要求；环境温度定期变化时接头膨胀和冷却导致的接头断开；长期接触大气受到污染和侵蚀导致的连接器接触表面氧化。

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        2.铁损发热
        对于由线圈或磁路组成的高压电气设备，由磁滞环和铁芯线圈引起的电能损耗称为磁铁损耗或铁损耗。设备结构一般不合理，运行不正常，或者铁芯材料不良，造成铁屑间绝缘损坏，造成局部或多回路短路，增加铁损耗，造成局部过热；还有变压器或不间断电源，如果发生磁化泄漏，盒子内部也会发生旋转。这种热是由电磁效应引起的。如果要限制电磁场的泄漏，可以从降低或消除电子设备的电磁辐射着眼，采取电磁屏蔽与接地技术，已经成为公认的一项根本性的有效措施。一般而言，屏蔽又分为单元屏蔽与整体屏蔽两大类。
        三、电气设备热故障处理对策
        1.加强电气设备配件的质量
        电气设备中有许多元件。如果这些组件出现质量问题，则电气设备发生热故障的可能性会增加。因此，在电气设备的日常管理中，有关人员应加强电气设备组件的管理，确保组件的质量符合电气设备的使用要求，能够维护电气设备的稳定和安全运行。例如，对于电气设备中的带状电缆，相关人员在选择过程中必须注意其允许电流，并确保其他方面的良好性能，例如确保其良好的热稳定性，实现热故障的预防。
        2.控制紧固压力
        电气设备通常由多个元件连接。在装配过程中，装配体是装配螺钉。因此，装配螺栓在电气设备的运行中起着重要作用。如果连接时未正确使用连接螺栓，则会出现偏移等问题，连接电气设备相关元件时，可能会导致连接表面不匹配。如果电流很大，则元件连接强度需要增加。因此，在电气设备的运行和使用过程中，应确保装配螺栓的紧固安全，严格按照各个零件之间的需求，对连接螺栓的紧固压力加以控制。如果夹紧压力未得到适当控制，螺栓和螺母的压力可能会在峰值附近波动，从而损坏受影响的材料和零件。一旦压力超过零件可以承受的极限，就会发生热故障，严重影响零件的正常使用。因此，在这种情况下，电气维修管理人员应严格控制螺栓的拧紧压力，以防过度压力损坏设备。
        3.红外线检测技术的应用
        在实际电气设备的热故障控制中，为了提高设备故障检测的质量和效率，可以应用红外检测技术。当工作人员打开设备时，应进行红外测量，通过仔细观察屏幕、分析和判断热图像，员工可以了解机器表面的详细热量分布，作为机器的维护和调整的实际数据指导。例如，在热成像技术的应用中，为了在电气设备预检的基础上掌握设备的动态，工作人员必须首先测量温度。红外探测技术比传统技术更精确，对环境因素的要求更少。
        4.提高巡视检查质量
        巡视是及时检测电气设备过热、不断改进设备检验方法和质量、提高检验工作效率的有效手段。每个供电局都因地制宜制定巡视计划，包括日常巡视路线和巡视周期。对于运行中的设备，运维人员应定期检查设备温度。例如，可以通过观察连接点是否失去其金属光泽，以及导线上连接点附近的油漆颜色是否加深来确定某些连接点是否过热。运维人员应按照规定要求进行彻底检查，及时发现设备的故障和隐患，早发现早处理，避免事故发生。除定期检查外，还应根据设备特点、工作方式、载荷情况和自然条件的变化进行特殊巡视。例如雨雪天气是观察设备过热的好时机。夜间巡视也可以发现严重的接触点过热。
        结束语
        综上所述，造成电气设备热故障的原因有很多，例如电源和电气设备连接点，以及电气设备内外的各种接触不良。要解决这些问题，不仅需要选择高质量的材料来构建电气设备，而且还需要确保相关施工人员在安装电气连接点时严格遵循安装步骤，同时巡维人员对设备要加强巡视。
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