淺談低壓電氣設備發熱故障分析及處理

謝偉

摘 要：隨著生活水平的不斷提高，電氣設備已滲入到人們生活的方方面面，人們對電氣設備的可靠性以及安全運行提出了更高的要求。在電氣設備，尤其是低壓電器設備運行的過程中，發熱現象是最常見的現象，也是引發故障最多的，且對設備運行狀態有較大的影響。文章針對發熱故障的產生原因、位置等因素進行了詳細的討論，并對其故障情況進行分析，提出相應的處理方案。

關鍵詞：低壓；電氣設備；發熱；故障；分析；處理

引言

在生產實踐中，低壓電氣設備的發熱問題一直困擾現場工作人員，該類問題引發的故障類型多樣，故障點位置不易確定，故障危害較大，是幾個比較突出的特點。近年來，由于低壓電氣設備發熱故障導致的設備損壞等事故發生率較高，對設備的安全運行十分不利。以南寧某制造業企業電力系統改造為例，對原有的一二次設備進行升級換代后，解放了相當一批勞動力，電力系統自動化程度提高，但是近年來的故障統計中發現，發熱故障導致的設備停運和損害事故發生率反而呈現上升趨勢，對設備的安全運行有著重要的影響。

1 發熱故障分類

對發熱故障進行分類時，依據不同的分類標準，故障類型也不盡相同。

1.1 依據發熱位置分類

依據發熱故障產生的位置不同，可以將該類故障分為內部故障以及外部故障兩類。

內部發熱故障：發熱原因是由于電流在設備及元件內部流動時，由于元件內部存在相應的電阻，從而產生相應的熱效應，引起設備發熱。

外部發熱故障：由于電氣設備及元件的表面由于散熱條件較差，導致的熱量堆積，或由于年久失修以及未及時更換導致的設備絕緣能力下降，導致漏電等現象，引起電能損耗，產生熱量。

1.2 依據發熱原因分類

低壓電氣設備發熱原因主要分為電流熱效應、電壓熱效應以及其他諸如漏磁等效應在內的多種。

電流熱效應：該種發熱原因主要是設備或元件中的電流、電阻、接觸電阻等增加而導致的發熱量增加。一般而言，外部發熱故障的發熱原因多屬于電流熱效應。

電壓熱效應：由于設備老化導致絕緣性能下降，或是設備進水返潮、密封不良等，從而導致介質損耗增加，引起有功功率在電介質中的損耗以及設備發熱，發熱量大小與電壓平方成正比。

其他致熱效應：（1）漏磁。主要由于設備線圈纏繞不合理、導線裸露等，導致鐵損增加；（2）設備的非正常運行狀態，會導致設備的表面的熱量分布發生變化。

2 發熱故障分析

文章以南寧某制造業企業電力系統改造升級為例，統計并分析該電力系統中發熱故障的主要部位及原因。表1為該電力系統發熱故障的部分統計數據。

通過對發熱故障位置的統計，經分析得出造成發熱故障的主要原因如下：

（1）設備老化。電力系統在設備升級改造的過程中，改造速度相對較慢，多數設備服役時間長，出現了設備老化、銹蝕以及接頭緊固件銹蝕嚴重等情況，大大增加了設備內部線路之間以及設備之間的接觸電阻，電流致熱效應明顯，發熱故障頻出。（2）設備接觸面氧化。現場檢查發現，在設備發熱點接觸面位置存在上下兩層厚度不均的氧化膜，造成了在該設備接觸點位置的接觸電阻增大引起該點發熱。（3）設備及線路腐蝕。該企業建成投產時間較長，且生產過程中有非中性蒸汽產生，靠近蒸汽通道的電氣設備及元件，設備或線路接頭會與蒸汽接觸后發生反應，腐蝕接頭等部件，造成接觸電阻的增加，發熱量增加，反過來又促進了腐蝕反應的進行速率，造成發熱故障。（4）設備負荷增加。該電力系統原本設計的線路系統承載能力隨著時間的推移越發顯得無力，企業產能的增加導致電力負荷的持續增加，部分電氣設備必須在超負荷情況下進行工作，超過額定電流的電流值必然引起系統內部發熱量的增加，也導致了較高的發熱故障率。（5）設備安裝不合格。在對上述故障進行檢修過程中發現，有部分接頭在安裝時未能按照安裝要求進行，導致接頭處緊固件無法正常工作，引起接觸不良，在接頭位置導致發熱現象。（6）檢修不力。電力系統布局較廣，使用時間較長，存在死角位置，并且涉及到的線路、接頭數量眾多，檢修人員工作量巨大，人員不足，導致一部分線路接頭在檢修中被忽略，多年的累積下來，也造成了部分難以檢修和檢查到的接頭和線路出現銹蝕等情況，導致線路接觸電阻增加，發熱量增加。

3 發熱故障應對措施

發熱故障的危害較大，輕者造成線路燒毀，系統停電，嚴重時可將整臺設備燒毀，造成較大的經濟損失。萬幸的是，一旦確定故障位置和故障原因，修復起來比較簡單。

（1）合理規劃線路負載。降低發熱故障率，應當在電力系統設計時，參照當前的用電負荷并考慮一定的未來負荷增量來設計，避免在負荷增加時，電流熱效應增加較大，引起線路故障。（2）嚴格控制材料質量。選擇材料時，嚴格管控材料質量，母線及設備線夾材料優先選用高質量產品，電纜直徑根據設計值進行選用。（3）防止表面積塵。對于閘刀等關鍵部位，應及時除塵，防止堆積的灰塵在導電膏表面發生硬化，增加接觸電阻，引起發熱；此外，還應按照相關要求，在閘刀非導電的部位涂抹二硫化鉬，以防止積塵硬化現象。（4）防止線路氧化。對線路接頭進行防氧化處理，將接頭進行磨平和去毛刺處理，并在接頭表面涂一定厚度（0.7-1mm）的導電膏，在接頭處采用緊固螺栓。緊固螺栓在使用時，其緊固壓力應當在一定范圍內，避免一味的增大緊固壓力，防止由于壓力過大而引起接頭處鋁質母線的隆起導致的接觸面積減小和接觸電阻增加；對于已經發現的接觸位置氧化情況，必須采用砂紙對其進行光整處理后，涂抹導電膏，最好還要在兩個接觸點之間增加銅墊片，或更換新的緊固件，以防故障再次發生。（5）及時檢修。定期對電氣設備進行檢修和大修，對于重要設備的大修必須進行，以防止設備出現腐蝕、銹蝕等缺陷，通過定期的檢修來提高設備的使用壽命；對隔離開關進行適當的增容，滿足逐漸增加的用電負荷；對于出現問題的設備和元器件，及時更換。（6）嚴格按照安裝進行。在對電氣設備進行安裝時，要嚴格遵守安裝標準，尤其對于緊固件以及導電頭以及其他連接部件，必須嚴格檢查，確保連接正常，以防出現接觸不良的現象，造成接頭部位發熱。（7）采用高科技輔助檢修。紅外檢測技術針對發熱引起的故障檢測效果較好，針對性較高，該技術通過紅外成像可以快速定位故障位置以及故障嚴重程度，能夠給低壓電氣設備快速檢修提供重要的技術支撐。（8）對于中高端成套設備的熱故障定位及檢修，一方面可以利用紅外檢測技術進行檢測，這種方法的不足之處在于對封閉的設備內部熱故障的熱成像不夠準確，定位不精確；另一方面，還可以利用廠家預留的傳感器安裝位置或在故障易發位置安裝較高靈敏度的溫度傳感器，并設置報警閾值，以便及時發現內部熱故障并準確定位。

參考文獻

[1]藍雄光.低壓電氣設備熱故障分析及對策[J].科技資訊，2012，6：124.

[2]陳國忠.電氣設備發熱問題的研究[J].科技與企業，2012，16：306.

[3]張翼林.淺談低壓電氣設備元件的過熱及處理辦法[J].一重技術，2004，1：86-87.