電氣一次設(shè)備過熱的原因和對策
摘要：
對電氣一次設(shè)備過熱故障進行了分析，指出了接觸面接觸不良和過載是電氣設(shè)備過熱的主要原因。提出的預(yù)防辦法是：點檢時及時發(fā)現(xiàn)過熱缺陷或隱患；定期按標(biāo)準(zhǔn)檢修、測試導(dǎo)電接觸面；定期對電氣設(shè)備進行熱像儀測試；發(fā)現(xiàn)異常或直阻超標(biāo)盡快進行處理。
關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備過熱 直阻超標(biāo) 點檢 定修
電氣設(shè)備的主要功能是用來傳輸、分配電能和轉(zhuǎn)換電能的，這些功能的實現(xiàn)最終是通過電流的流通來完成的。利用電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的這個特性，已有許多電器產(chǎn)品服務(wù)于人類，如電炊具、加熱器等；但是，如果對電阻這個固有的特性不加以監(jiān)督和限制，則會危及電氣設(shè)備的安全運行，導(dǎo)致設(shè)備損壞或停電事故，甚至釀成重大火災(zāi)事故。
1 原因分析常用的金屬導(dǎo)體有銅、鋁、錫、銀、鋼等。由于任何金屬導(dǎo)體都有一定的電阻，其電阻與其本身的電阻率和平均溫度系數(shù)有關(guān)，且有相應(yīng)的熔點。 對于電氣接頭類的純電阻設(shè)備來說，根據(jù)R=ρ×L/S2H和Q=I2×R×t，可以計算出導(dǎo)體的電阻及電流流過導(dǎo)體時的發(fā)熱量；由公式Q=I2×R×t可以看出，當(dāng)電氣接頭的接觸電阻由于某種因素如接觸表面狀況不良、氧化程度嚴(yán)重、接觸壓力較小、有效接觸面積減小而增大時，或電流增大時，其發(fā)熱量（溫度）將相應(yīng)增大，電阻的由于熱效應(yīng)而相應(yīng)增大；電阻增大又使溫度增加，如此惡性循環(huán)，將使接觸面的溫度升高超過其熔點而熔化，從而會使接頭溫度超過熔點溫度而熔化；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，隨著短路電流的急劇增加，接頭因超溫最容易發(fā)生熔化或熔斷，同時會擴大為火災(zāi)事故和絕緣破壞事故。
案例一：
某廠的一臺機組在大修后并網(wǎng)不久，6KV廠用段因某一臺電機的電纜絕緣損壞發(fā)生相間短路，強大的短路電流使高壓配電柜內(nèi)接觸電阻較大的電流互感器接頭發(fā)生熔濺，造成相對地、相間絕緣擊穿，繼而使高壓配電柜內(nèi)又發(fā)生短路，造成6KV廠用段進線開關(guān)掉閘，母線失電而停機。 事故后檢查發(fā)現(xiàn)，該電流互感器端子接觸面螺絲孔的直徑因通過短路電流過熱熔化擴大了6毫米，端子厚度減少了3毫米。該接觸面接觸電阻增大的原因為，因配電柜內(nèi)的導(dǎo)電連接板的材料是銅的，電流互感器的端子是鋁的，安裝時在該銅鋁接觸面上未采取有效的銅鋁過渡措施，由于銅鋁兩種金屬的化學(xué)性質(zhì)差別，致使在該接觸面上產(chǎn)生了電化腐蝕，在接觸表面形成了一層灰白色的腐蝕層，造成該接觸面接觸電阻增大。重新處理銅鋁過渡接頭后，開關(guān)柜運行正常。
案例二：
某廠的一臺380V進線開關(guān)，因觸頭彈簧彈力不足，使觸頭壓力不足，接觸電阻升高，在運行中過熱，損壞絕緣而發(fā)生短路、著火，進而引發(fā)了“火燒聯(lián)營”的事故。
案例三：
某一臺220KV的有載調(diào)壓變壓器，分接開關(guān)的瓦斯繼電器多次動作，后發(fā)現(xiàn)是分接開關(guān)的觸頭氧化嚴(yán)重，接觸電阻超標(biāo)嚴(yán)重所致；觸頭經(jīng)鍍銀處理后恢復(fù)正常。
案例四：
某廠的一個500KV變壓器的高壓套管，因套管底部的接線板螺栓在安裝時未緊好，在局部放電試驗中損壞。在大唐盤電#4機組小修中，曾發(fā)現(xiàn)#4高廠變低壓側(cè)封閉母線B相的一個接線板，應(yīng)有四條螺栓緊固，卻只有一條螺栓緊固，因接觸壓力和有效接觸面積減少，接觸面已變色，所幸未造成事故。 案例五：某變電站的一臺220KV開關(guān)，檢修時發(fā)現(xiàn)觸頭嚴(yán)重過熱，原因是導(dǎo)電桿的超行程不足，有效接觸面積減少導(dǎo)致了接觸電阻升高。
2 結(jié)論
綜上所述，導(dǎo)體之間接觸面的接觸電阻，除與環(huán)境溫度和通過的電流有關(guān)外，還與以下因素有關(guān)：
（1）接觸面的接觸材料；
（2）接觸表面狀況（粗糙程度）;
（3）接觸面積的大小；
（4）接觸表面氧化程度；
（5）接觸壓力。
3 對策
（1）做好防止電氣設(shè)備過熱的點檢工作，在點檢工作中增加檢查導(dǎo)體接觸面的點的項目和標(biāo)準(zhǔn)，在點檢中用紅外線測溫儀進行檢測，或檢查示溫蠟片是否變紅，若發(fā)現(xiàn)觸頭溫度超過80度或示溫蠟片變紅時，應(yīng)跟蹤監(jiān)視，并安排維修工作。
（2）、對于戶外的高壓電氣設(shè)備，在冬季下雪后觀察接頭處的積雪是否融化，也可判斷出接頭是否過熱，若有過熱點，可在春檢時停電后解開接頭進行處理。
（3）、在定期檢修工作中，應(yīng)對所有的開關(guān)（包括隔離開關(guān)）觸頭進行接觸電阻試驗，對電機和變壓器進行線圈的直阻測試，對接觸電阻（直阻）超過標(biāo)準(zhǔn)的和對示溫蠟片變色或接頭溫度超過80度的都必須進行分解檢修，按影響接觸電阻的五個方面的因素進行相應(yīng)的檢查、分析與處理，處理后測量其接觸電阻或直阻是否合格，不合格時繼續(xù)處理；同時應(yīng)對電氣接頭貼上示溫蠟片。
（4）、每年利用熱像儀對電氣設(shè)備進行一次測試，重點對變壓器、電機、開關(guān)、電纜內(nèi)部進行檢測，發(fā)現(xiàn)異常及時進行處理。
（5）、對于因環(huán)境溫度變化、負(fù)荷增加所引起的變壓器、電機類的溫度升高，應(yīng)做好通風(fēng)冷卻工作（春季清洗干凈變壓器冷卻器）和調(diào)整負(fù)荷工作。
對電氣一次設(shè)備過熱故障進行了分析，指出了接觸面接觸不良和過載是電氣設(shè)備過熱的主要原因。提出的預(yù)防辦法是：點檢時及時發(fā)現(xiàn)過熱缺陷或隱患；定期按標(biāo)準(zhǔn)檢修、測試導(dǎo)電接觸面；定期對電氣設(shè)備進行熱像儀測試；發(fā)現(xiàn)異常或直阻超標(biāo)盡快進行處理。
關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備過熱 直阻超標(biāo) 點檢 定修
電氣設(shè)備的主要功能是用來傳輸、分配電能和轉(zhuǎn)換電能的，這些功能的實現(xiàn)最終是通過電流的流通來完成的。利用電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的這個特性，已有許多電器產(chǎn)品服務(wù)于人類，如電炊具、加熱器等；但是，如果對電阻這個固有的特性不加以監(jiān)督和限制，則會危及電氣設(shè)備的安全運行，導(dǎo)致設(shè)備損壞或停電事故，甚至釀成重大火災(zāi)事故。
1 原因分析常用的金屬導(dǎo)體有銅、鋁、錫、銀、鋼等。由于任何金屬導(dǎo)體都有一定的電阻，其電阻與其本身的電阻率和平均溫度系數(shù)有關(guān)，且有相應(yīng)的熔點。 對于電氣接頭類的純電阻設(shè)備來說，根據(jù)R=ρ×L/S2H和Q=I2×R×t，可以計算出導(dǎo)體的電阻及電流流過導(dǎo)體時的發(fā)熱量；由公式Q=I2×R×t可以看出，當(dāng)電氣接頭的接觸電阻由于某種因素如接觸表面狀況不良、氧化程度嚴(yán)重、接觸壓力較小、有效接觸面積減小而增大時，或電流增大時，其發(fā)熱量（溫度）將相應(yīng)增大，電阻的由于熱效應(yīng)而相應(yīng)增大；電阻增大又使溫度增加，如此惡性循環(huán)，將使接觸面的溫度升高超過其熔點而熔化，從而會使接頭溫度超過熔點溫度而熔化；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，隨著短路電流的急劇增加，接頭因超溫最容易發(fā)生熔化或熔斷，同時會擴大為火災(zāi)事故和絕緣破壞事故。
案例一：
某廠的一臺機組在大修后并網(wǎng)不久，6KV廠用段因某一臺電機的電纜絕緣損壞發(fā)生相間短路，強大的短路電流使高壓配電柜內(nèi)接觸電阻較大的電流互感器接頭發(fā)生熔濺，造成相對地、相間絕緣擊穿，繼而使高壓配電柜內(nèi)又發(fā)生短路，造成6KV廠用段進線開關(guān)掉閘，母線失電而停機。 事故后檢查發(fā)現(xiàn)，該電流互感器端子接觸面螺絲孔的直徑因通過短路電流過熱熔化擴大了6毫米，端子厚度減少了3毫米。該接觸面接觸電阻增大的原因為，因配電柜內(nèi)的導(dǎo)電連接板的材料是銅的，電流互感器的端子是鋁的，安裝時在該銅鋁接觸面上未采取有效的銅鋁過渡措施，由于銅鋁兩種金屬的化學(xué)性質(zhì)差別，致使在該接觸面上產(chǎn)生了電化腐蝕，在接觸表面形成了一層灰白色的腐蝕層，造成該接觸面接觸電阻增大。重新處理銅鋁過渡接頭后，開關(guān)柜運行正常。
案例二：
某廠的一臺380V進線開關(guān)，因觸頭彈簧彈力不足，使觸頭壓力不足，接觸電阻升高，在運行中過熱，損壞絕緣而發(fā)生短路、著火，進而引發(fā)了“火燒聯(lián)營”的事故。
案例三：
某一臺220KV的有載調(diào)壓變壓器，分接開關(guān)的瓦斯繼電器多次動作，后發(fā)現(xiàn)是分接開關(guān)的觸頭氧化嚴(yán)重，接觸電阻超標(biāo)嚴(yán)重所致；觸頭經(jīng)鍍銀處理后恢復(fù)正常。
案例四：
某廠的一個500KV變壓器的高壓套管，因套管底部的接線板螺栓在安裝時未緊好，在局部放電試驗中損壞。在大唐盤電#4機組小修中，曾發(fā)現(xiàn)#4高廠變低壓側(cè)封閉母線B相的一個接線板，應(yīng)有四條螺栓緊固，卻只有一條螺栓緊固，因接觸壓力和有效接觸面積減少，接觸面已變色，所幸未造成事故。 案例五：某變電站的一臺220KV開關(guān)，檢修時發(fā)現(xiàn)觸頭嚴(yán)重過熱，原因是導(dǎo)電桿的超行程不足，有效接觸面積減少導(dǎo)致了接觸電阻升高。
2 結(jié)論
綜上所述，導(dǎo)體之間接觸面的接觸電阻，除與環(huán)境溫度和通過的電流有關(guān)外，還與以下因素有關(guān)：
（1）接觸面的接觸材料；
（2）接觸表面狀況（粗糙程度）;
（3）接觸面積的大小；
（4）接觸表面氧化程度；
（5）接觸壓力。
3 對策
（1）做好防止電氣設(shè)備過熱的點檢工作，在點檢工作中增加檢查導(dǎo)體接觸面的點的項目和標(biāo)準(zhǔn)，在點檢中用紅外線測溫儀進行檢測，或檢查示溫蠟片是否變紅，若發(fā)現(xiàn)觸頭溫度超過80度或示溫蠟片變紅時，應(yīng)跟蹤監(jiān)視，并安排維修工作。
（2）、對于戶外的高壓電氣設(shè)備，在冬季下雪后觀察接頭處的積雪是否融化，也可判斷出接頭是否過熱，若有過熱點，可在春檢時停電后解開接頭進行處理。
（3）、在定期檢修工作中，應(yīng)對所有的開關(guān)（包括隔離開關(guān)）觸頭進行接觸電阻試驗，對電機和變壓器進行線圈的直阻測試，對接觸電阻（直阻）超過標(biāo)準(zhǔn)的和對示溫蠟片變色或接頭溫度超過80度的都必須進行分解檢修，按影響接觸電阻的五個方面的因素進行相應(yīng)的檢查、分析與處理，處理后測量其接觸電阻或直阻是否合格，不合格時繼續(xù)處理；同時應(yīng)對電氣接頭貼上示溫蠟片。
（4）、每年利用熱像儀對電氣設(shè)備進行一次測試，重點對變壓器、電機、開關(guān)、電纜內(nèi)部進行檢測，發(fā)現(xiàn)異常及時進行處理。
（5）、對于因環(huán)境溫度變化、負(fù)荷增加所引起的變壓器、電機類的溫度升高，應(yīng)做好通風(fēng)冷卻工作（春季清洗干凈變壓器冷卻器）和調(diào)整負(fù)荷工作。
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