低压电气设备热故障分析及对策

摘要：低压电气设备往往因热故障而频繁影响其安全稳定运行，本文通过对低压电气设备发热原因及热故障的分析，提出相应的处理对策，可有效减少设备事故的发生。 

随着社会经济的快速发展，低压电气设备的使用量急剧增多，在电气设备的使用中，因热故障造成的设备停电及损坏事故频繁发生，极大地影响了设备的安全稳定运行。因此，电气设备发热问题必须引起重视，认真研究其发生的原因，通过对低压电气发热规律的分析，能及早的发现问题、处理问题，可有效降低电气设备事故率。 
　　
1低压电气设备发热原因 
　　
1.1内部致热。低压电气设备工作时，由于电流通过导体和线圈产生电阻损耗以及导体内部电子的流动而产生热量。对于交流而言，由于交变磁场的作用，在铁磁体内产生涡流和磁滞损耗，在绝缘体内产生介质损耗。这些损耗几乎全部转换成热能，一部分热能直接使电气设备本体温度升高，而另一部分热能则散失在周围的介质中。这些电能的损耗主要包括以下几种： 
　　
（1）介质损耗，绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。根据形成的机理可分为弛豫损耗、共振损耗和电导损耗，这种发热称为电压效应引起的发热，发热功率主要取决于电压的高低； 
　　
（2）电阻损耗，电流通过导体时，在导体电阻作用下因产生的能量损耗。这种发热称为电流效应引起的发热，发热功率取决于电流的大小，与电流的平方成正比； 
　　
（3）铁损是因铁心的磁滞、涡流现象而产生的电能损耗，包括磁性材料的磁滞损耗和涡流损耗以及剩余损耗，这种发热称为电磁效应引起的发热。 
　　
内部热故障主要发生在导电回路和绝缘介质上，其内部发热机理因设备内部结构和运行状态的不同而异，一般可概括为：电压分布不均匀，导体连接或接触不良、介质损耗增大或泄漏电流过大、因绝缘老化、缺油、受潮等产生局部放电、磁回路不正常等。 
　　
1.2外部致热。外部致热有些是因为表面污秽或机械力作用造成外绝缘性能下降，其发热功率取决于外绝缘的泄漏电流与绝缘电阻；而大多数是因电气接头长期暴露在大气中，金属导体表面受电化学腐蚀及因热胀冷缩接触面压力减小使导体连接部位接触不良，如电气线路触点、接头部分螺丝松动、触点烧坏等形成较大的接触电阻，其发热功率取决于通过的电流与接触电阻的大小。 
　　
2低压电气设备热故障分析 
　　
低压电气设备运行时，不管是内部致热还是外部致热，都是不可避免的。电气设备在正常工作时有一个相对较为稳定的温升值，虽然在设备设计和制造过程中已经考虑设备运行时温度升高的因素，但设备在使用过程中，由于受到各种不利因素的影响，如在高电压、大电流、气温变化、空气污染等环境中，温度会不断增加，设备的内部或外部某些薄弱部位往往会出现异常的温度分布或异常的发热现象，轻者会影响设备的某些性能，重者烧毁设备，情况严重时会发生短路爆炸等严重后果。一般情况下，电气设备从发热到出现故障大致可分为以下三个阶段。 
　　
2.1温度变化阶段 
　　
由于低压电气设备长时间连续工作，电气设备接线头、触点等部位温度会不断上升，这一过程持续时间往往会比较长，且无明显表面特征，不易发现。 
　　
2.2温度快速上升阶段 
　　
当低压电气设备的运行温度超过了允许温度值时，金属导体间的氧化现象会进一步加剧，温度会急剧增加，并在不同材料中表现出一些特定的发热特征，如绝缘材料会发黄或发黑，金属表面发白或变黑，此时，绝缘电阻会下降，会出现异味甚至冒烟等明显的发热特征。 
　　
2.3故障阶段 
　　
当低压电气设备温度上升到一定值时，就会引起电气设备的某些性能降低，设备工作出现异常，甚至烧毁等严重后果。 
　　
3低压电气设备热故障处理对策 
　　
热故障按温升的高低及对设备的危害程度可分为一般热故障、严重热故障和危险热故障三种： 
　　
3.1一般热故障：其导体触点温度与正常运行条件的设备相比，该触点有一定的温度上升，如用红外热像仪测量，则呈现轻微的热像特征。此种情况应引起注意，做好相关记录，并加强跟踪观察，防止故障程度的加重。 
　　
3.2严重热故障：发热点温度高，红外热像仪测量有明显的热像特征，故障点已造成严重热损伤，对设备的安全运行构成严重威胁，此种故障应严加监控，在缩短监控周期条件下，应尽快安排停运检修处理。 
　　
3.3危险热故障：发热点温度超过该材料规定的最高允许值，红外热像仪测量时，热像图非常清晰，外观检查可看到严重的烧损痕迹。这种故障随时可能造成严重的突发性设备事故，必须立即退出运行，进行彻底检修。 
　　
4结束语 
　　
低压电气设备发热在设备缺陷管理中已成为一个越来越突出的问题。电气设备热故障诊断技术对预防热故障发生是十分必要和有效的一种设备检测手段，通过红外热像仪检测能准确判断运行电气设备的某些发热故障，可做到防范于未然，有效地减少设备事故，降低维护费用，其优点是显而易见的。低压设备热故障的更深入研究及先进检测设备推广应用，必将在保证低压电气设备的安全稳定运行方面发挥积极的作用。 
　　 
参考文献 
[1]张一尘.高电压技术[M].北京：中国电力出版社，2005. 
[2]姚福申.电气设备热故障及其红外诊断分析.武汉. 湖北人民出版社.2009. 文/中国论文网

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