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从电气设备接触不良说起上海欣波消防设备安装有限公司 陈尊理摘要：本文通过分析造成电气设备接触不良的原因，列举了不少电气设备红外热成像发现的接触不良典型案例。并经过理论分析，提出了“电气设备接触不良早期很容易处理，但很难发现；后期容易发现，但往往很难一次处理好”的观点。关键词：电气设备接触不良热成像检测1、一处典型的电气设备接触不良2010年3月底，我们到上海一家著名汽车零部件公司进行电气设备的红外热成像检测。陪同检测的客户电气工程师介绍，有一台开关柜的空气断路器，两年前曾发现过接触不良，当时用红外线点温仪测量，发现温度达到了150多，他们也进行了处理，现在不知情况如何？经我们进行检测，发现该断路器的上桩头螺丝联接处温度仍达到116.7，说明接触不良并没有从根本上处理好。而电气设备的接触不良，是引起电气设备事故、故障及电气火灾的主要因素之一。根据美国保险公司的统计数据，由于接触不良引发的电气火灾，占电气火灾事故的25%以上。而根据中国火灾统计年鉴对引起电气火灾的原因分类和统计，我国有12.6%的电气火灾直接原因是由于接触不良引起的，而占电气火灾事故70.5%的短路和过热，到底又有多少是由于接触不良演变而间接引起的，还无法统计。2、电气设备接触不良的原因分析引起电气设备接触不良的原因错综复杂，主要包括长时间运行引起、电气设备日常维护不良、设备制造安装不当和元器件质量问题等因素。2.1运行过程引起的接触不良占了绝大部分。电气设备在长时间运行过程中，在零部件及电器元件与导线连接的地方，可能因振动、腐蚀、氧化或热作用，使连接处发生松动、氧化而导致接触不良，造成接触部位的局部电阻过大。如有较大电流通过电气回路，这些连接处会产生较多的热量，造成局部温度升高。对有些电气设备，当发热温度超过一定值时，弹簧接触部分的弹性元件会被退火，使压力降低，也使接触电阻增加。在热成像检测时，我们经常发现低压开关柜的刀闸、熔断器等温度异常，最高的甚至达到130。所以电气设备温度异常，可能会引起恶性循环。严重时可以使金属变色甚至熔化，并引起电气线路的绝缘层、附近的可燃物及积落的可燃粉尘着火，引起火灾。2006年8月，我们在天津一家外资塑料包装企业进行热成像检测时，发现一台吹塑机空气断路器的下桩头温度达到164，仔细观察还发现，导线已经烧焦。由于这台电气柜周围都堆满了纸箱包装的塑料制品，假如由此引发电气火灾事故，后果不堪设想。经电工检查，是由于螺丝松动引起的。类似的情况我们经常遇到，如果这种情况发生在一般设备上，问题还不大，假如是关键设备或重要设备上，就可能产生严重的后果。2006年9月，我们在无锡一家外资通讯企业进行检测时，发现一台主设备电气控制柜的端子排上，有一点温度达到80，也是螺丝松动引起的。该公司生产主管讲，如果这台设备出了问题，整个公司就要停产。对企业来讲,一次意外的停电,可能会造成数万、数十万元、甚至数百万元的经济损失，聪明的企业领导都会算这笔账。在热成像检测的实践过程中，确实也发现几种容易出现电气设备接触不良的场合：如大型设备及周围振动较大的地方，突出的是企业的空压机房；又如具有腐蚀性气体的化工企业、IT制造企业的清洗岗位，一般接触不良比例远高于其它地方，这是由于周围的腐蚀性气体对电气设备的腐蚀引起的。2.2电气设备日常维护不到位也可能引起接触不良。许多设备管理做得比较好的企业，要求定期对电气设备的螺丝、螺母进行拧紧处理，以预防可能发生的接触不良。如大部分企业对变电所的高低压开关柜，都会利用停电检修机会，对母排上的螺母拧紧处理，以预防可能发生的接触不良引起大范围的停电事故。但这种情况也可能产生副作用，如果螺母、螺丝滑牙，就会造成新的安全隐患。而有些企业的维修人员，可能由于认识问题、生产任务紧张而没有机会，或企业电气维修人员没有资质等因素，都会造成维护不到位。而通过红外热成像检测，没有发现问题，在一定时间内此工作就可免除。2004年2月，我们在上海一家照明企业进行检测时，发现一个开关柜的404的小母排链接螺母上，温度达到403。经现场观察，相色漆已经严重变色，下面似乎还有金属液体，情况非常危险。假如周围有可燃物或可燃气体，一场电气火灾事故就无法避免了。这就是因为生产任务紧，又处于相对偏僻的地方，造成了维修不到位。同样在2008年8月，我们在世界某著名仪器仪表（上海）公司进行热成像检测时，发现变电所一配电柜的铜排温度达到151.8，相色标志已经脱落。由于该铜排处于设备靠里层，企业又长时间生产经营形势非常好，平时维护保养比较难。而有的企业是维修人员根本没有相应的资质，而造成了一些不安全隐患。如2007年8月，我们在上海某企业物流仓库进行检测时，发现用于电动叉车充电的空气断路器下桩头温度都很高，最高的达到238。经调查得知，原来该仓库设计时没有考虑采用电动叉车，货物进出也没有现在这样频繁。员工在对叉车蓄电池充电时，就发现保险丝经常熔断，就简单加大保险丝容量，最后竟改用了铜导线。而仓库中堆满了可燃物，假如造成导线绝缘损坏、短路产生电弧或电火花，很容易造成重大的电气火灾事故。2.3电气设备安装和制造质量引起的接触不良也占有一定的比例。这些年，我国经济以每年10%以上的速度增长，在经济发展初期，受技术标准、制造能力，特别是经济因素制约，许多原有的电气设备，无论是在设计上，还是在产品选型上、元器件和材料配置上，都已经不能适应日新月异的发展需要和国家对安全生产的要求。同时，目前我国电气设备和元器件生产制造厂家成千上万，技术水平和产品质量也良莠不齐。2007年8月，我们在苏州一家外资家电企业进行热成像检测，发现一台电控柜断路器上桩头与导线的连接点温度达到79.4。根据我们认为的接触不良判断，客户电气人员对自动开关的螺丝进行了拧紧处理，过了半小时左右，对处理效果进行检测，发现温度不但没有降低，反而上升到137。我们对热成像图片进行仔细分析，觉得是电线的线鼻子没有夹紧，在拧螺丝过程中，可能反而使线鼻子处更加松动了。随后，该企业就找机会安排停电及时进行了处理。该企业从2002年起，已经进行了5次热成像检测，过去几次都没有发现这个隐患，说明即使是施工时夹线钳用力不到位，一些安装质量也不是短时间就会暴露出来的。电气设备材料或零部件上的质量，也可能造成接触不良。2007年10月，我们在宁波一家灯具企业进行热成像检测时，发现一台空压机的断路器下桩头温度达93，经检查接线也没有松动。后来把螺母拆下来检查，发现是垫片制造过程中有瑕次而造成的接触不良，这个隐患一直存在了3年之久也没有发现。现代企业电气设备多、元器件和线路复杂、员工劳动强度大、经验缺乏、工作环境千变万化，传统手段很难发现所有的电气设备热隐患。3、接触电阻变化的因素分析：电气设备在正常运行情况下，将有部分电能以不同的损耗形式转化为热能，从而使电气设备温度升高。这些电能的损耗主要包括电流效应引起的电阻损耗（称为电流型发热）、电压效应引起的介质损耗（称为电压型发热）和因铁蕊的磁滞、涡流现象等产生的电磁效应的铁损耗。电气设备接触不良引起的异常发热，是一种典型的电流型发热，它是电气故障、事故和火灾的重要成因之一。电流热效应产生的焦耳热，按的规律放热。公式说明，发热主要由两个因素组成，即电流和电阻，均属电气物理量。根据本人统计的热成像缺陷资料，造成电气设备异常发热的主要原因是电气设备的过负荷。由于电气设备在设计、安装时选型不正确或不合理，使电气设备的额定容量小于实际负载容量；另外企业在日常生产过程中，随意增加用电设备，导致用电负荷超过设计容量，设备或导线随意安装或接线，增加负荷，造成超负荷运行，特别是一些改造项目这种现象更加严重。通过热成像检测，可以真实反映电气设备过负荷的严重程度，也为企业进行相应措施提供依据。假如电气设备负荷大，同时又存在接触不良，这种情况就可能会非常严重。尽管接触不良在电气设备异常发热的热成像报告中所占比例并不高，大约在20%左右，但由于接触不良引起的，可能发生直接威胁安全运行，随时可能造成人身伤亡、设备损坏、大面积停电、火灾等事故，并需立即处理的紧急缺陷，达到所有这类缺陷的一半。影响接触电阻变化的因素主要有：3.1接触形式：可分为三类，即点接触、线接触和面接触。接触形式对电阻的影响主要表现在接触点的数目上。一般情况下，面接触的接触点数最大而电阻最小；点接触则接触点数最小，电阻最大；线接触则介于两者之间。3.2接触压力：接触压力对电阻值的影响最大，接触压力的增加使接触点的有效接触面积增大，即接触点数增加，从而使接触电阻减小。相反，当接触不到位、触头失去弹性等原因使接触压力下降时，接触面积减小，电阻增大。导线接头可能因振动、腐蚀或热作用，使连接处发生松动、氧化而导致接触不良。3.3接触表面的光洁度：接触表面的光洁度对接触电阻有一定的影响，这主要表现在接触点数的不同。3.4周围介质影响：电气设备周围的介质，可能潮湿、腐蚀、粉尘等，长期运行可能会形成金属氧化物，从而使实际接触面积减小，电阻增加，温度上升。3.5温度：当接触点温度升高时，接触面上会生成氧化层薄膜，从而增加了接触电阻。金属的氧化速度与触头表面温度有关，当发热温度超过某一临界温度时，这个过程就会加速进行，接触电阻可成百成千倍地增大。对有些电气设备，当发热温度超过一定值时，弹簧接触部分的弹性元件会被退火，使压力降低，也使接触电阻增加，最后会导致连接状态遭到破坏。所以电气设备温度异常，可能会引起恶性循环。3.6材料性质：构成电接触的金属材料的性质，直接影响接触电阻的大小。但接触电阻小的金属材料一般比较昂贵。必须指出的是，电气设备一旦发生异常发热，较高温度就可能在接触面上生成氧化层薄膜，增加接触电阻，同时接触点的接触压力、接触表面的光洁度，甚至接触形式都会发生一定的改变，产生恶性循环。所以电气设备接触不良早期很容易处理，但很难发现；后期容易发现，但往往很难一次处理好，有时候只能彻底更换才能解决。就象本文开头介绍的上海一家著名汽车零部件公司，尽管企业进行了处理，效果一直不好，从根本上解决还只能进行更换。4、用热成像检测电气设备接触不良的优越性红外热成像技术是随着近代光电子技术发展而产生的一门新兴技术。热成像检测时，可以不接触、不停电、不取样、不解体，能够检测到设备在运行状态下的真实信息。而且热成像显示快捷、灵敏、形象、直观，检测效率高，检测方法灵活，对电气设备的短路、过热、接触不良、过负荷、三相不平衡、漏电等，只要造成电气设备异常发热，都能及时发现。实践证明，对运行中的电气设备故障进行红外热成像检测，是常规测试技术所不具备的，是实现带电检测和实现设备在线状态检测的最有效手段之一，能及时发现电气设备和其他能源设备由于温度异常出现的缺陷和隐患，对避免突发事故的发生，保证电气设备的安全、经济、可靠运行方面，都发挥着良好的作用。根据我们在国内几十家企业的检测情况来看，绝大部分企业都存在电气设备事故和火灾隐患，只是发现的问题多点少点，问题大点小点。实践证明，对运行中的电气设备故障进行红外热成像检测，是常规测试技术所不具备的，是实现带电检测和实现设备在线状态检测的最有效手段之一。能及时发现电气设