电气设备热故障分析及对策

电气设备热故障分析及对策摘要：电气设备发热引起的故障导致了电力系统的老问题，严重影响了电源正常负荷运输，还会发生事故。电气设备发热问题必须引起注意，仔细研究其发生原因，彻底解决。关键字：热错误分析；热缺陷的影响和危险；故障处理的预防和对策；故障红外诊断技术引言电气设备发热已成为设备缺陷管理中日益突出的问题。如果提前启动，设备购买将严格关闭质量，加强维修工程是关键。要做好各方面的工作，才能防止设备过热故障的发生。电热是电气设备最常见的操作缺陷，导致电气设备发热故障的原因有很多。我们可以根据原因用不同的方法预防热故障。根本原因包括接触电阻测定法、接触面平整度检测法、交叉比较法、纵向比较法、季节性整备法等。对此的治疗方法是改善电气设备运行环境的通风和散热条件。随着大容量高压电气设备的继续运行，热故障成为影响电力设备正常运行的主要原因。电压水平的持续上升可能使发现热故障显得尤为困难，正确应用红外技术可以彻底改变传统温度测量困难的情况，及时发现电气设备热故障源，有效防止重大事故，是保证电力设备稳定运行的有效方法。红外诊断技术在电力系统中广泛应用后，过去主要由定期检修系统逐步更换，因此，如果电气设备温度异常，应根据测量的电气设备温度和热成像图综合分析运行、维护情况及其他电气测试，判断故障特点和部位，从安全和经济方面及时排除隐患，防止事故发生和无序停电维护，提高电气设备的可靠性和利用率。(a)电气设备热故障分析1、电气设备加热原因电气设备在工作时电流、电压的作用下，会产生电阻损失加热、介电损失加热、铁损失发热。允许负荷下的发热在电气装置运行故障中占很大比重，是电气装置的主要故障之一。热缺陷会严重危害电气设备的绝缘热破坏，导体连接部分的热变形，甚至焊接等，严重危害电气设备的安全运行。根据焦耳定律，引起装置发热的原因有两个。一个是电流，另一个是电路的电阻。电气设备运行期间电流增加的主要原因是短路引起的电流增加。电气设备运行中，电路电阻r增加的主要原因是压缩螺栓对导体连接部分的压缩弹簧或压缩弹簧的压缩力不足，从而增加了压缩螺栓部分对连接部分的接触电阻。导体连接在一起的接触面不均匀，导致接触表面的通过流量减少，相对正常负载阻力r增加。导体相互连接的接触面氧化，灰尘堆积，接触面的阻力增加。设备有制造上的缺陷，个别环节的电气连接方式不恰当，产生流通量小的“卡颈”环。2、电气设备发热源电气设备在工作时电流、电压的作用下，会产生电阻损失加热、介电损失加热、铁损失发热。(1)电阻损失热：电力系统导电电路的金属导体有相应的电阻，通过负载电流时，部分电能必须以热损失的形式消耗在电阻上。散热功率的这一部分如下：格式：-散热功率()-额外损失系数-通过的负载电流()-载流导体的直流电阻()对于多链排和空心导体，通常可以认为(2)电介质损耗热：由固体、液体或气体等电介质物质组成的绝缘组是高压电气设备不可缺少的重要组成部分。金属导电材料和介质绝缘材料是所有电气设备不可缺少的两个组件。同一导体周围的介质在充当交变场时会产生能量损失。通常称为介电损耗，损耗功率表示为：格式：-基因组的有效损失()-交流电源的角度-介质的等效电容值()-绝缘介电损耗系数或介电损耗切向值自下而上显示，遗传损失与所承受电压的平方成正比，与导体通过的电流无关。这说明，只要给电气设备加电压，即使不传递电流，介质损耗也会发生。绝缘介质的绝缘特性变坏时，介质损耗增加，主动损耗增加，设备运行温度提高。(3)铁磁损耗热：载流量周围的铁磁材料在交流磁场的重复磁化下产生磁滞、涡流损耗。铁磁材料是在交流电磁化下由于内部不可逆过程而加热铁磁材料产生的损失之一，称为磁滞损耗。滞后损失与频率的一次平方成正比，与最大磁感应强度的二次平方成正比。据悉，铁磁性物质放置在变化的磁场中或在磁场中移动时，铁磁性物质内部会产生感应电动势(或感应电流)。如图1所示，涡流是一种感应电流，在铁芯内围绕感应强度，以涡流形状流动，其方向可以根据伦茨定律确定。涡流的发生消耗一定的能量，立即变成热。涡流对许多电气设备极为有害，消耗电力使铁芯变热，进一步造成电力损失，更严重的是，使线圈温度过高，甚至损坏线圈绝缘，导致设备过热的事故。图1涡流生成交变磁通在内核中磁滞损失和涡流损失相结合，称为铁磁损失(铁磁损失)。把从电力中吸收的能量转化为热，使铁芯变热。3、电气设备热分类连接点表示电气装置之间以及它们与母线或电缆之间的电气连接部分。连接点过热已是电力系统的老问题，但随着设备负载的增加，用户的供电可靠性要求的提高，设备故障管理中日益突出的问题，值得我们注意，认真研究，彻底解决其发展原因。1、电气设备发热源。电气设备在运行时电流、电压的作用下会产生电阻损失热、介质损失热、铁损失引起的热等3种热故障。2、电气设备热故障。电气设备的热故障可分为外部故障和内部故障。外部故障是局部过热、各种外露接头、接头的热故障。内部故障的热发生过程通常在与故障点接触的固体、液体和气体中发生热导、对流和辐射，从而使与设备相距不远的内部缺陷产生的许多热持续到达外壳，从而改变设备外部表面的热场分布。(1)外部故障主要是指从外部世界直接观测到的设备部分发生的故障，是指长期暴露在大气中的各种暴露电接头由于接触不良等原因导致的过热故障。电气设备外部热故障或热故障主要是压力连接不良(例如高压设备或线路的接头)，或由于材料和加工、安装过程问题或冲击载荷的影响以及机械振动等多种原因引起的接触电阻的增加而引起的部分过热，另一类是由于表面污物或机械力造成的绝缘下降而导致的过热故障。(2)内部故障主要是指固体绝缘、油绝缘和设备外壳内部闭合的电路故障和绝缘介质劣化引起的各种故障：a内部电气连接不良或接触不良：各种高压电气设备内部导电主体连接不良、断路器接触不良、高压釜电源线插座鼻子连接不良等。b介质损耗增加失败：使用油作为绝缘介质的各种高压电气设备，发生绝缘介质的劣化或流入湿气时，由于介质损耗增加而产生的热、热功率，其中介质两端的等效电容，这些错误的热机制属于电压效果加热。c绝缘老化、开裂或剥离失败：许多高压电气设备的导电绝缘材料由于材料不良或老化而部分放电产生热量，属于电压效应发热。d铁损耗增加失败：对于由绕组电阻和磁路组成的高压电气设备，由于设计不当、操作差和磁路操作错误而引起的迟滞、磁饱和漏磁；或短路、局部加热或铁盒热、涡流或磁滞损耗热引起的铁芯片绝缘损坏；e缺油错误：由于漏油，低油位的油浸高压电气设备可能由于严重的油面放电而导致表面温度分布异常。此热特性主要是由于装置内油表面上方和下方介质的热特性不同，放电时产生热的情况除外。4、检查马达发热的原因和处理一、电动机发热的原因在电气检查中发热的情况下，我们一般要注意设备马达发热的以下几个原因，及时处理，防止重大后果和影响。(1)设备大修时，接头未拧紧，电流过去后可能发热，甚至会发生红色、火灾、连接中断；(2)长时间运行的铜铝连接器、接触面上没有镀银或没有锡的连接器、接触面严重氧化，导致电阻增大，可能成为热点；(3)平时通过小电流流动的接点，系统突然改变，电流急剧增加，产生触点的热量；(4)系统中存在短路故障、过流导致容量不足的触点或故障触点、瞬时火灾等。因此，发热似乎主要是由于接触电阻增大而引起的。发热严重时，首先联系值长，减少该点的负载电流，然后研究处理方案。这是紧急减少发烧的有效方法。二、发热检查方法和技术操作中的电气设备，要求温度不超过80 。超过80 时必须处理。可以通过多种方法检查热点。以下是一些电气检查发热技术的说明。(1)蜡触测试方法：在绝缘拉杆末端粘合测试触点。缓慢融化时，温度约为55 。融化得快，温度大约在80 以上。速度融化，喷出烟，温度大约在200 以上。(2)下雨天头发热点方法：下雨天头发热点干燥，温度约50以上；雨点立即蒸发，温度大约在100 以上。发出“啧啧”的声音，就像雨点滚落下来一样，温度大约在200 以上。下雨天确认接触热很容易找到，效率很高。溶雪法(3)看融雪法：接触部融雪，温度在0以上；接点干燥时，温度为50 以上。(4)红外线温度计的使用：我厂目前使用的红外线温度计是尖端仪器，使用比较方便，检查结果显示热点效果好，为我厂的安全生产做出了巨大贡献。(5)热流观测法：发热体和空气的温差达到20 ，温度在20 以上，如热点温度在50 以上，就会发现微气流。热气流在连接温度达到100 时非常明显。热温度在200 以上的话，很容易看到热气流。要清楚地看到“热气流”的存在，必须通过气流后面的“背景”进行观察。选择的“背景”要求可以是黑色、灰色等暗色的线型、网格等。配电室内框架、电线和设备等可以是“背景”，无论距离和距离如何。检查人员确认热点时，要不断改变位置，使其平行，使其成为与“背景”的形状和角度相匹配的热点形状，然后慢慢地使接触部上方靠近“背景”，只留下小间隙，看缝隙部分是否晃动。有晃动的话，触点会变热。摇晃会加剧发烧。(b)电气设备热故障的影响和风险1、电气设备热故障的影响发热对电气设备的影响主要表现在绝缘材料性能下降、机械强度下降和导体接触部分性能下降三个方面。(1)绝缘性能下降导体和电气绝缘的耐热性是决定其绝缘性的主要因素。导体的允许电流，电气装置的额定功率实际上取决于绝缘在工作中能承受的最高温度。隔热材料的耐热性可以用耐热性来衡量。绝缘材料的热温度是在不降低机械特性和电气特性的情况下可承受的最大温度。根据我国标准，电绝缘材料根据耐热性分为7个等级，长期工作下的极限温度列在表1中，材料在该温度下应能在不受损的情况下运行20000h。表1各级绝缘材料的耐热性温度等级耐热性温度相应的材质y90木材、纸张、棉花及其织物等a105沥青漆、漆布、漆包线和浸渍y级绝缘材料e120玻璃布、油性树脂漆、聚酯薄膜和a级绝缘材料的复合、耐热漆包线b130玻璃纤维、石棉、聚酯涂料、聚酯薄膜等f155玻璃漆布、云母产品、复合有机硅有机树脂涂料和玻璃丝布、以石棉纤维为基础的叠层产品h180复合云母、有机硅有机漆、复合玻璃c180石英、玻璃、电缆、增强云母绝缘材料等对于大多数绝缘材料，可以用所谓的“八度规则”经验法则估计其寿命。也就是说，每当温度增加8度，其寿命就会减少一半。(2)减少机械强度金属材料的机械强度在温度高于特定允许值时会明显降低，因为流体长期高温会导致慢性退火或机械强度损失。机械强度损失可能导致变形或损坏。要使导体稳定工作，加热温度必须不超过某个值，此值称为最大允许温度。根据有关规定，导体的正常最大允许温度一般不超过70 。短路最大允许温度可能高于正常最大允许温度，建议硬铝为200，硬铜为300 。(3)接触部分性能下降发热使导体接触面氧化，产生氧化膜，增加接触电阻。氧化速度与接触表面温度相关，如果加热温度超过临界温度，过程将加速，接触部分的弹性元件退火，压力降低，接触电阻增加，恶性循环加剧，最终连接状态受损，严重的情况下会发生部分过热火灾。2、电气设备热故障风险(1)电气设备的主要风险1.温度越高，导体接触部分的接触电阻越大，最后接触面燃烧，影响正常运行。2.导电接点的连接状态恶化，可能破坏电器的正常运行。减少绝缘材料的绝缘性质。降低金属材料的机械强度。(2)电气设备热故障等级和判断根据过热部位的影响和有害性以及可能发生的破坏趋势，可分为一般、危机和危险三个级别(表2)。与这三种等级的热缺陷相对应的温升范围和温度限制必须明显不同于内部热缺陷和外部热缺陷。这是由直接测量装置外部热来源和通过热传导间接测量内部热来源决定的，因此，温度上升限制不应等效比较。相同的热缺陷等级，外部热缺陷的允许温度上升大大高于内部热缺陷间接测量的温度。表2列缺陷等级和处理方法瑕疵等级作业一般热缺陷引起注意，加强检查，机械处理严重热缺陷集中监测，准备处理立即报告危险的热缺陷，处理停电电气装置正常工作时，由于电流和电压的作用，各种装置的热量表示正常的温度分布图。在电流大的部分，电流流动导体的连接部位温度比其他部分稍高，类似装置的加热规律一般相同。设备发生故障或故障时，设备的特定部分会发生异常的温度分布，温度相当上升。因此，根据发热的情况和严重性，可以判断故障的特点和严重性。判断一种外部热缺陷的严重性，可以从两个