电气设备发热原因分析及预防控制

刘军

摘要：在电力系统中，电气设备由于发热是直接导致事故的主要原因之一。由于设计、选材、安装、检修和环境、负荷等诸多诸多因素的影响，电气设备在正常运行时，会出现发热现象。如果发现、处理不及时，很容易发展成电气事故。所以，防止、控制电气设备发热既能有效降低事故的发生，又能防止电气设备加速老化。

本文主要针对煤矿供电系统中的一次电气设备，特别是连接过渡部位的发热原因进行分析。并根据分析原因采取预防措施，提高设备运行的可靠率。

关键词：电气设备;发热;预防控制

1 电气设备发热原因分析

1.1 設计因素

电力系统的设计一般都按规范规定进行设计，在进行设计时，很容易忽视对环境条件的考察评估和分析.随着运行时间的增加，电气设备受环境因素的影响也日益显著。

神东矿区地处高原丘陵地带，四季明显，气候干燥，风沙较多。空气中除了尘土细沙还有煤尘及各种带有腐蚀性等杂质，极易对室外露天运行的电气设备造成影响。比如导体氧化、腐蚀，刀闸磨损等。

1.2 材料因素

电力系统导体一般以铜和铝为主。而在一个系统或变电站中，既有铜导体，也有铝导体。在进行材料选择时，只注重按设计要求选择相应型号、规格的导体材料，却忽视了金属导体的机械强度、环境适应能力和导体阻值。尤其是铜铝过渡接头，因两者的膨胀系数、机械强度不同，如果选用了质量不好的材料，在外力作用下，就有可能在接头的连接处出现裂缝，使两者接触面积减小、接触电阻阻值增大等隐患。根据焦耳-楞次定律公式：Q=I²Rt可知，设备发热主要取决于通过导体的电流I和导体的阻值，且两者与产生的热量Q成正比。因此，导体材料和产品质量也是导致电气设备发热的主要原因之一。

根据公式R=和导体电阻率与温度的关系曲线，导体的阻值与温度成正比，导体温度越高阻值越大。在电流的热效应下，会出现相互作用作用的恶性循环。一旦导体开始发热，发展速度极快，很容易造成事故。

1.3 安装因素

设备的安装、检修质量也直接关系到电气设备的运行情况。比如安装前未对接触面进行检查清洁，造成接触面带有杂质或有变形损伤;金属导体连接件螺栓的的紧固时操作不当导致螺栓不紧或受力不均等情况。在外力的作用下，会使金属机械强度降低，发生金属疲劳而在接触部位出现缝隙。这些缝隙在在雨水的作用下，会进入沙土、煤尘和带有腐蚀性等的杂质，造成金属表面加速氧化、腐蚀，导致接触面积减小，阻值增大而引起发热。

1.4 环境因素

神东矿区地处高原地区，这里四季分明，气候干燥，昼夜温差大。冬春季风沙较多，空气中飘浮着大量的含有酸性、碱性、氯化物、硫化物等微粒，带电导体很容易吸附这些微粒。其中一些具有腐蚀性的物质，会对金属表面造成氧化或损伤。由于长期受环境温度和机械外力的影响，会导致金属疲劳而使接触面压力降低或出现缝隙。这些具有腐蚀性的微粒会随雨水进入并不断渗透深入，形成氧化层或硫化树，致使金属接触面积减小，接触电阻增大。

1.5 管理因素

由于设计、安装、材料、环境等等原因，电气设备随着运行时间的增加，发热问题也会逐渐显现。正是由于最初的一段正常运行，才使得后面忽视了对设备的认真管理。而设备的管理，是预防电气设备因发热等原因导致事故的关键。但很多电气事故往往就是因管理工作不认真、不到位，疏于日常的检查、监测和定期的检测、试验而使一般隐患发展成为事故。

运维人员在对设备进行温度检测时，只是按规定在相应位置上测量设备温度，不能全面、认真进行温度测量。在实际工作中发现，即便是一个发热点，由于设备的结构、体积、安装位置、高度、视线阻挡等因素的限制，在发热点周围不同位置、不同面的测试结果也完全不同。这也是对电气设备管理不认真、不仔细而不能及时发现电气设备隐患的主要原因之一。

2 电气设备发热的预防

2.1 安装及材料管理

材料的合理选用和安装质量控制能有效预防和降低电气设备发热事故。

电气设备的材料应符合相关规定和设计要求，暴露在空气中的导体，尽量使用表面镀银或挂锡导体。连接和过渡用的接头最好使用导电率高、导热性好、抗氧化、耐腐蚀的镀银或镀锡导体。

电气设备安装质量是直接关系到设备运行状况。加强对安装的管理，能有效提高电气设备运行的可靠率。安装前，应对安装设备进行检查和检测。如金属表面是否清洁、有无变形损伤等。对不符合要求的金属应及时处理或更换，保证安装质量。

2.2 运行管理

运行管理是控制和防止电气设备因发热而导致事故的关键。

2.2.1 制定切实可行，符合实际的管理制度，规范运行管理工作。制定相应的标准和要求，便于管理人员分析判断。了解部分设备在正常运行时允许的最高温度，工作中应严格执行相关制度、规定，及时发现处理电气设备隐患。

2.2.2 采取相应的技术措施

电气设备所选用的金具应尽量使用符合标准的优质产品。载流量及动稳定性能应符合实际要求。特别是铜铝过渡用设备线夹、导体接头等，最好采用扩散焊接工艺产品。

通过采取技术手段防止氧化，如使用电力复合脂、选用抗氧化强的金属导体、采用焊接连接等。并通过电阻检测和载流试验来判断氧化程度和接触情况。

进行检修、安装时电气设备连接处的接头，表面应平整光滑，接触完全，固定牢固。因铜和铝质材料的机械强度、弹性系数不同，在对铝质导体进行固定时，由于螺栓的压力过大或压力不均，会造成接触面变形隆起，使接触面减小并形成缝隙。或受短路电流、外力作用也会导致上述情况。所以，针对不同材质的导体，应有不同的操作标准。最好使用带有力矩的扳手，防止压力过大或过小。

2.2.3 通过培训和技术交流提高电气设备管理人员的业务技能，熟悉并认真执行相关制度和措施。在设备巡视检查中，运用有效手段对设备运行情况进行分析判断。如通过观察雪、雨水、雾等自然气候，来判断电气设备是否有发热现象和发热程度。

3 案例分析

3.1 安装原因造成母线接头发热

2014年，神东供电中心一变电站110kV母线连接处有发热现象，经停电后进行检查，发现管型母线连接用接头在安装时，未将接头接触面防氧化膜清除，造成接头发热。找出原因后，对110kV母线所有接头进行了处理、更换，避免了事故的发生。

在设备安装时，忽视了对设备的检查，规范执行不认真和习惯性操作是普遍存在的问题。应引以为戒，工作中，必须认真严格执行技术标准和操作规范，保证安装、检修质量。

3.2 环境原因造成刀闸发热

由于变电站地处风沙地带，在隔离刀闸触头之间有大量尘土，多次的分合操作，导体表面磨损严重，并粘有大量的灰尘，导致刀闸接触面积减少、接触电阻增大而造成接触部位发热。

环境对设备的运行影响也不容忽视，应根据环境变化加强对设备的检查、检测，同时，应将环境变化情况和设备检测结果做记录，根据记录内容制定试验、检修计划，确保设备运行可靠。

4 结语

电气设备的发热是一个不容忽视的问题，它不仅影响设备的正常运行，还会导致电气设备的事故或发生火灾，危及人员、设备的安全。因此，及时准确发现并处理电气设备发热隐患，可以大大减少或降低电力系统的事故，提高供电可靠性。

参考文献：

[1]彭志彪.变电站电气一次设备发热原因及处理措施探讨[J].低碳世界，2018（12）：44-45.

[2]刘畅，桂远光.变电运行设备发热的故障原因及监控策略[J].科技创新导报，2018，15（19）：34+36.