变电站电气设备的发热分析及对策

变电站电气设备的发热分析及对策

郭伟逢

郭伟逢

广东电网有限公司惠州供电局516001

摘要:本文主要分析了变电站中电气设备发热故障产生的原因，并且全面详细地探讨了解决发热故障问题的具体的方案，以期加强变电站设备的工作稳定性，提高供电的质量起到，能够尽早地解决我国变电电气设备的发热问题。

关键词:变电站电气设备；发热；故障成因；处理对策

1前言

变电站电气设备的发热故障是电力系统中非常重要的安全隐患，具有非常大的危害，要确保电力系统的安全稳定地运行就必须解决电气设备的发热问题。另外，及时的检测出电气设备的发热故障，并且对发热故障及时的采取修复措施，使之在最初的阶段消失，这样就可以确保供电网络能够长时间的在安全状态下运行，进而就能够为客户提供高品质的电力，同时也能显著降低维护和维修成本，避免了因为突然的停电而造成的损失。

2变电电气设备的的分类

DL/T664-2008带电设备红外诊断应用规范中将发热的电气设备分为三大类，分别是：①电流致热型设备设备；②电压致热型设备；③综合致热型设备。

电流致热型设备设备是由于电流效应引起发热的设备，主要是由电气接头连接不良，设备外绝缘性能下降，使导电回路的接触电阻，或设备外绝缘的绝缘电阻、介质损耗增大而引起发热。发生这类故障的设备主要有电气设备与金属部件连接的接头和线夹(如图1所示)、隔离开关或断路器的刀口和触头等。

电压致热型设备是由于电压效应引起发热的设备，一般与通过设备的负荷电流大小无关，主要是由绝缘介质不良所致，如受潮、老化而使其在电场中的极化损耗或电导损耗大大增加而发热。有的还可能存在局部放电等方面原因产生的额外热量。发生这类故障的设备主要有避雷器、补偿电容器、电容式电压、电容式套管，以及污秽严重的外绝缘瓷套(如图2)、劣化的合成绝缘子等。

综合致热型设备是既有电压效应，又有电流效应，或者电磁效应引起发热的设备。发生这类故障的设备主要有变压器箱体外壳、电气设备基础支架接地圆钢(如图3所示)等。

3变电电气设备的发热原因

（1）在设备本身的连接处呈现出了氧化、污染的现象，从而致使电气设备的触电阻慢慢变大。引起电气设备自身出现氧化问题的主要原因有以下几个方面:第一，在搭接不同的导体材料过程中，因为导体本身的过渡面就已经出现了电化学腐蚀的状态，这样以来，就直接导致了导体表面的金属氧化膜转变成为了不能完全绝缘的半导体状态;第二，在长久的使用过程中，导体金属本身就发生了自然氧化的现象。因此，在电接触面上所表现出来的氧化现象，同样也是致使电气设备发热量过大的一个不可忽视的因素。

（2）电气设备自身存在一定的质量问题，绝缘介质不良，加之受天气、环境等因素的影响，如受潮、老化而使其在电场中的极化损耗或电导损耗大大增加，在电气设备长期通过负荷电流、承载高电压的情况下，设备很容易出现发热量过大的问题。

（3）在设备连接处没有适当的金属间压紧力，从而导致连接处的接触电阻增大，根据焦耳定律可以得出，发热量与电阻值之间是正比例的关系。适当的接触压紧力能够使接触面氧化膜被破坏，使实际的接触面积变大，使点接触面的接触电阻与收缩电阻降低。如果接触压紧力非常的小，就会致使点接触面在某些位置上能够良好地接触，但是在某些位置没有接触，从而导致有效的接触面积减小。当电流经过接触表面时，就会通过实际的接触点，这时在接触点位置的接触线就会产生剧烈地收缩，从而生成收缩电阻，进而导致设备发热;如果接触压力非常大，在电接触面处就会形成中间接触良好、四周外翘的情况，从而造成有效的面积收缩，进而导致设备发热。

（4）设备连接处的接触面不平整，导致接触面不能有足够的流通能力，最终导致其电阻大于正常接触面的电阻值。不平整的电接触面使得有效的接触面积减少，当电流流过时，通流的截面积减小，从而增强了电流的收缩效应，使收缩电阻变大，最终产生了发热故障。

4变电电气设备的发热危害

（1）导致材料逐渐裂化。温度不断升高，当超过材料所能承受的最大值时，绝缘材料的绝缘性能就会逐渐下降，或者绝缘材料逐渐老化，最终发生绝缘击穿现象。在某些情况下，还可能导致半导体元件热击穿，致使其性能降低，在严重的情况，就会将导线烧断，从而发生短路。

（2）增加电能的消耗，致使电力负荷损失。无论是集肤效应还是设备发热，都能够致使电阻增大，增加电能损耗，导致恶性循环，进而使设备遭到损坏。

（3）致使发生火灾事故。因为设备温度不断升高，致使绝缘击穿，进而引发线路短路，最终导致发生火灾事故。另外，如果电气设备没有处在良好的散热环境中，那么它就不能进行很好的散热，就会使设备局部长时间的处在高温状态下，进而引起其周围燃物质进行燃烧，最终发生火灾。

4预防电气设备发热故障的对策

4．1采取措施防氧化

当对设备进行连接的时候，首先应该处理好设备的接头，特别注意应该采取相应的促使处理好接头接触的表面，防止其被氧化。当对其进行处理时，要首选防氧化作用强于凡士林的电力复合脂，这样就能够更好的起到防氧化作用。

4．2严格控制金属质量

按照使用的情况采用合适型号的合格产品，并根据载流量和动热稳定等设计要求，选择符合设计要求的设备型号。特别是对于设备的线夹来说，应该尽最大努力去选择采用了先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品，这样就能够确保电流有足够的流通能力。与此同时，还应该避免利用伪劣产品。

4．3提高接触面的处理质量

严防发热缺陷发生的一个重要的举措，就是对导线的接触表面进行质量处理。对于接头的接触面，如果出现严重不平整的现象，应该使用锉刀锉掉接触面不平的位置和表面的毛刺，保证接触面平整光洁。另外，在进行处理的过程中，一定要控制母线在加工之后的截面减少值，一般来说：铜质导线截面的减少量不能够大于原来截面的3％，铝质导线的截面减少量不能够大于原来截面的5％，然后再利用钢丝刷除去表面的氧化膜，最后再使用蘸有酒精或丙酮的干净棉纱，将接触表面擦拭干净。

4．4严格工艺程序

制定严格的连接点安装技术规范，使整个连接操作的各项程序和环节能够按照规范进行操作。在制定规范的过程当中，必须按照引起故障的具体原因来制定有针对性的操作工艺规范。同时，在安装过程中，要严格地按照相关规范进行操作。

4．5控制接触压紧力

有些检修人员在处理接头时，普遍存在着一个错误的认识，他们认为在对连接螺栓进行紧固时拧得愈紧愈好。然而恰恰相反，因为铝质的母线弹性系数相对较小，当螺母受到的压力到达临界压力值的时候，这时如果材料有较差的强度，而外力再继续增加压力，就会致使接触面出现局部变形而隆起的现象，这样不仅不能够增加接触面积，而且还会减少接触面积，导致接触电阻变大。

4．6加强对设备的运行监视

在设备的运行过程中，值班的职员应当相隔一定的时间就对各个接头进行巡查，及时地掌握其发热情况。另外，在对重点的设备进行监测时，应该利用红外线测温仪重点监测运行当中的隔离开关触头、导线线夹等连接部位，来保证设备连接的完整性。

5结语

根据以上所述可知，电气设备中表现出来的绝大部分故障都是由于发热现象所致，并且有许多的因素能够致使发热量过大，在对电气设备进行检查和维护的过程中，可以按照一定的顺序步骤来进行检查，以确保各个不同环节都能够保持正常的运行状态。另外，当发现故障之后，必须综合性地考虑各个方面所呈现出的因素，采取科学合理的措施对其进行有针对性的处理，确保将电气设备的发热故障控制在一个良好的范围之内，即便是再次发生，也能够在第一时间对其进行解决，确保电力系统的正常运行，这对我国电力企业的发展有极其重要的作用。

参考文献

[1]《DL/T664-2008带电设备红外诊断应用规范》

[2]祝伟强,高士森.浅谈变电电气设备发热故障的成因及处理方法[J].北京电力高等专科学校学报:自然科学版，2011,28(10):25-25.

[3]张丽英,董永杰,张涛.运行中的隔离开关触头发热原因分析与异常处理[J],中国新技术新产品,2008（11）.

[4]陈涛.电控及自动化设备可靠性试验方法研究[J].科技风,2010,(09)

[5]张月华.变电站运行设备发热监控诊断方法的分析[J]冲国新技术新产品,2010(21).