電氣設備發熱原因分析及預防控制

劉軍

摘要：在電力系統中，電氣設備由于發熱是直接導致事故的主要原因之一。由于設計、選材、安裝、檢修和環境、負荷等諸多諸多因素的影響，電氣設備在正常運行時，會出現發熱現象。如果發現、處理不及時，很容易發展成電氣事故。所以，防止、控制電氣設備發熱既能有效降低事故的發生，又能防止電氣設備加速老化。本文主要針對煤礦供電系統中的一次電氣設備，特別是連接過渡部位的發熱原因進行分析。并根據分析原因采取預防措施，提高設備運行的可靠率。

關鍵詞：電氣設備;發熱;預防控制

1 電氣設備發熱原因分析

1.1 設計因素

電力系統的設計一般都按規范規定進行設計，在進行設計時，很容易忽視對環境條件的考察評估和分析.隨著運行時間的增加，電氣設備受環境因素的影響也日益顯著。

神東礦區地處高原丘陵地帶，四季明顯，氣候干燥，風沙較多?？諝庵谐藟m土細沙還有煤塵及各種帶有腐蝕性等雜質，極易對室外露天運行的電氣設備造成影響。比如導體氧化、腐蝕，刀閘磨損等。

1.2 材料因素

電力系統導體一般以銅和鋁為主。而在一個系統或變電站中，既有銅導體，也有鋁導體。在進行材料選擇時，只注重按設計要求選擇相應型號、規格的導體材料，卻忽視了金屬導體的機械強度、環境適應能力和導體阻值。尤其是銅鋁過渡接頭，因兩者的膨脹系數、機械強度不同，如果選用了質量不好的材料，在外力作用下，就有可能在接頭的連接處出現裂縫，使兩者接觸面積減小、接觸電阻阻值增大等隱患。根據焦耳-楞次定律公式：Q=I2Rt可知，設備發熱主要取決于通過導體的電流I和導體的阻值，且兩者與產生的熱量Q成正比。因此，導體材料和產品質量也是導致電氣設備發熱的主要原因之一。

根據公式R=和導體電阻率與溫度的關系曲線，導體的阻值與溫度成正比，導體溫度越高阻值越大。在電流的熱效應下，會出現相互作用作用的惡性循環。一旦導體開始發熱，發展速度極快，很容易造成事故。

1.3 安裝因素

設備的安裝、檢修質量也直接關系到電氣設備的運行情況。比如安裝前未對接觸面進行檢查清潔，造成接觸面帶有雜質或有變形損傷;金屬導體連接件螺栓的的緊固時操作不當導致螺栓不緊或受力不均等情況。在外力的作用下，會使金屬機械強度降低，發生金屬疲勞而在接觸部位出現縫隙。這些縫隙在在雨水的作用下，會進入沙土、煤塵和帶有腐蝕性等的雜質，造成金屬表面加速氧化、腐蝕，導致接觸面積減小，阻值增大而引起發熱。

1.4 環境因素

神東礦區地處高原地區，這里四季分明，氣候干燥，晝夜溫差大。冬春季風沙較多，空氣中飄浮著大量的含有酸性、堿性、氯化物、硫化物等微粒，帶電導體很容易吸附這些微粒。其中一些具有腐蝕性的物質，會對金屬表面造成氧化或損傷。由于長期受環境溫度和機械外力的影響，會導致金屬疲勞而使接觸面壓力降低或出現縫隙。這些具有腐蝕性的微粒會隨雨水進入并不斷滲透深入，形成氧化層或硫化樹，致使金屬接觸面積減小，接觸電阻增大。

1.5 管理因素

由于設計、安裝、材料、環境等等原因，電氣設備隨著運行時間的增加，發熱問題也會逐漸顯現。正是由于最初的一段正常運行，才使得后面忽視了對設備的認真管理。而設備的管理，是預防電氣設備因發熱等原因導致事故的關鍵。但很多電氣事故往往就是因管理工作不認真、不到位，疏于日常的檢查、監測和定期的檢測、試驗而使一般隱患發展成為事故。

運維人員在對設備進行溫度檢測時，只是按規定在相應位置上測量設備溫度，不能全面、認真進行溫度測量。在實際工作中發現，即便是一個發熱點，由于設備的結構、體積、安裝位置、高度、視線阻擋等因素的限制，在發熱點周圍不同位置、不同面的測試結果也完全不同。這也是對電氣設備管理不認真、不仔細而不能及時發現電氣設備隱患的主要原因之一。

2 電氣設備發熱的預防

2.1 安裝及材料管理

材料的合理選用和安裝質量控制能有效預防和降低電氣設備發熱事故。

電氣設備的材料應符合相關規定和設計要求，暴露在空氣中的導體，盡量使用表面鍍銀或掛錫導體。連接和過渡用的接頭最好使用導電率高、導熱性好、抗氧化、耐腐蝕的鍍銀或鍍錫導體。

電氣設備安裝質量是直接關系到設備運行狀況。加強對安裝的管理，能有效提高電氣設備運行的可靠率。安裝前，應對安裝設備進行檢查和檢測。如金屬表面是否清潔、有無變形損傷等。對不符合要求的金屬應及時處理或更換，保證安裝質量。

2.2 運行管理

運行管理是控制和防止電氣設備因發熱而導致事故的關鍵。

2.2.1 制定切實可行，符合實際的管理制度，規范運行管理工作。制定相應的標準和要求，便于管理人員分析判斷。了解部分設備在正常運行時允許的最高溫度，工作中應嚴格執行相關制度、規定，及時發現處理電氣設備隱患。

2.2.2 采取相應的技術措施

電氣設備所選用的金具應盡量使用符合標準的優質產品。載流量及動穩定性能應符合實際要求。特別是銅鋁過渡用設備線夾、導體接頭等，最好采用擴散焊接工藝產品。

通過采取技術手段防止氧化，如使用電力復合脂、選用抗氧化強的金屬導體、采用焊接連接等。并通過電阻檢測和載流試驗來判斷氧化程度和接觸情況。

進行檢修、安裝時電氣設備連接處的接頭，表面應平整光滑，接觸完全，固定牢固。因銅和鋁質材料的機械強度、彈性系數不同，在對鋁質導體進行固定時，由于螺栓的壓力過大或壓力不均，會造成接觸面變形隆起，使接觸面減小并形成縫隙?；蚴芏搪冯娏?、外力作用也會導致上述情況。所以，針對不同材質的導體，應有不同的操作標準。最好使用帶有力矩的扳手，防止壓力過大或過小。

2.2.3 通過培訓和技術交流提高電氣設備管理人員的業務技能，熟悉并認真執行相關制度和措施。在設備巡視檢查中，運用有效手段對設備運行情況進行分析判斷。如通過觀察雪、雨水、霧等自然氣候，來判斷電氣設備是否有發熱現象和發熱程度。

3 案例分析

3.1 安裝原因造成母線接頭發熱

2014年，神東供電中心一變電站110kV母線連接處有發熱現象，經停電后進行檢查，發現管型母線連接用接頭在安裝時，未將接頭接觸面防氧化膜清除，造成接頭發熱。找出原因后，對110kV母線所有接頭進行了處理、更換，避免了事故的發生。

在設備安裝時，忽視了對設備的檢查，規范執行不認真和習慣性操作是普遍存在的問題。應引以為戒，工作中，必須認真嚴格執行技術標準和操作規范，保證安裝、檢修質量。

3.2 環境原因造成刀閘發熱

由于變電站地處風沙地帶，在隔離刀閘觸頭之間有大量塵土，多次的分合操作，導體表面磨損嚴重，并粘有大量的灰塵，導致刀閘接觸面積減少、接觸電阻增大而造成接觸部位發熱。

環境對設備的運行影響也不容忽視，應根據環境變化加強對設備的檢查、檢測，同時，應將環境變化情況和設備檢測結果做記錄，根據記錄內容制定試驗、檢修計劃，確保設備運行可靠。

4 結語

電氣設備的發熱是一個不容忽視的問題，它不僅影響設備的正常運行，還會導致電氣設備的事故或發生火災，危及人員、設備的安全。因此，及時準確發現并處理電氣設備發熱隱患，可以大大減少或降低電力系統的事故，提高供電可靠性。

參考文獻：

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[2]劉暢，桂遠光.變電運行設備發熱的故障原因及監控策略[J].科技創新導報，2018，15（19）：34+36.

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