电气设备发热的原因及预防

王光明

摘要：电气设备发热是设备安全运行的潜在威胁，若不及时发现和处理，发热严重时很可能导致设备连接点的烧断，引发事故。本文通过对运行设备发热原因的分析，结合实际工作经验，提出了运行设备发热的监控方法及一些行之有效的防范措施。

关键词：发热；监控；判据；预防

一、前言

输变电设备接头发热现象严重影响供电的可靠性和电网的安全运行,及时发现设备发热缺陷，将发热缺陷消除在初始状态，降低检修成本，避免被迫停电，确保电网的安全运行具有重要意义。在设备的实际运行对比分析中发现，运行方式的改变、负荷大小的变化、高温天气，相关电气设备连接点、刀闸触头等部位易产生发热等异常情况.。

二、发热原因分析

导电体的发热量Q = I²Rt（其中I为流过的电流大小，R为电阻，t为通电时间），可见导体的发热量和电流的平方、导体的电阻及电流持续时间的长短成正比[1]，下面从电流及电阻的因素分析电气设备发热的原因。

电气设备接头发热：此类发热的主要原因就在于接头处接触电阻的变化。主要因素有：1、外部环境。电气设备受到风吹、雨淋、日晒、冰冻等自然条件造成的侵蚀,经过长期运行后,这些接头很容易发生氧化、腐蚀,形成氧化膜,导致连接处接触电阻增加。2、施工工艺不符合标准。这是接头发热的主要原因。接头接触面处理不当，如有毛刺、接触面不平整，导电体弯曲或扭转角度不对、固定螺丝着力不均衡等。

刀闸发热：刀闸发热的原因也同样是由于接触电阻变化引起的，接触电阻变化的主要原因有：１、安装工艺问题。安装调试质量不过关会导致发热。动静触头不在一条轴线上，动触头和压簧偏松，可能会造成接触不良或一侧接触不良；动静触头连杆不在同一轴线上或U 型刀闸口的压簧偏松，可能会造成接触不良或一侧接触不良。２、环境污染。环境污染造成刀闸上接触部位锈蚀，失去应有的弹性，弯曲，引起接触不良，造成了接触电阻过大。

变压器、开关等设备本体发热：设备本体发热因素既有电流方面的，又有电阻因素的存在。１、漏磁引起的电流损耗。变压器本体的发热，因漏磁通产生的涡流损耗，导致变压器上下节油箱的部分连接螺栓发热，或者中部放油阀处发热，一般发热点在高压绕组侧[2]。2、接触不良引起的电阻变化。开关本体内部的发热多是由此原因引起的。

三、电气设备发热的监控方法

为提高电气设备运行的健康水平,防止发热或接触不良等异常情况，应利用设备的正常巡视检查及时发现发热缺陷，以确保电气设备的运行情况始终处于受控、可控状态。在巡视中，应注意如下监控措施。

仔细观察。当设备发热时，一般都有以下现象：油漆变色或伴有龟裂、金属异常变色、导线散股断股、导电膏或电力脂熔化、金属构件变形、接头上有异常氧化物、电缆头有溢胶等。

认真倾听。仔细听运行中的设备是否有异常的震动或放电声。

利用远红外诊断技术判断。运行人员可利用热成像仪或远红外测温仪对设备各部位进行测温，从而安全、准确、直观地掌握设备发热情况。

4、针对性开展特巡：电网出现异常后应加强对接头的检查电网出现谐振、过负荷或短路接地时，很可能产生过电压或电动力，导致螺丝松动，线夹断裂。因此应在电网异常后加强对接头温度的测试和检查。

６、配合停电检查：有些缺陷在平时巡视中不可能发现，需要在停电操作时注意。如拉开刀闸时，注意对比拉开后的刀闸触头，注意操作过程中有无异常，平时密封的开关柜打开后，注意检查平时不能观察到的部位，手车开关拉出后，注意检查开关触头有无异常等。

四、电气设备发热的判断依据

电气设备发热的判据常采用测定计算被测体温升、温差的方法进行测定，温升、温差的定义如下：

温升（单位K）：用同一检测仪器测得的被测物体表面温度和环境温度参照体表面温度之差。

温差（单位K）：用同一检测仪器测得的不同被测物体或同一被测物体不同部位之间的温度之差。

相对温差：两个对应检测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。相对温差P可用下式求出：（1-1）式中和表示发热点的温升和温度；和表示正常相对应点的温升和温度；表示环境温度参照体的温度。

1、温度、温升判断法。利用设备与周围环境及设备本体其他部位的温度、温升及温差进行简单的判定。根据实际工作经验，电气设备外部热缺陷的诊断可参照表1如下：

缺陷程度 一般缺陷 严重缺陷 紧急缺陷

温升范围 （摄氏度 ） 20～35 35～50 50以上

温度范围（摄氏度 ） 55～70 70～85 85以上

表1 电气设备外部热缺陷的诊断

２、同类比较法 （１）在同一电气回路中,当三相电流对称和三相(或两相)设备相同时，比较三相(或两相)电流设备对应部位的温升值,可判断设备是否正常。（２）若三相设备同时出现异常，可与同回路的同类设备比较。（３）当三相负荷电流不对称时，应考虑负荷电流的影响。（４）对于型号规范相同的设备，可根据温升值的差异来判断设备是否正常。

电气设备外部检测部位。对于隔离开关，应主要检测两端顶帽接点、由弹簧压接的触头、支持绝缘子、出线套管与导线搭接处、动静触头连接处等。对于穿墙套管，应主要检测两端的引线接点、支撑铁板等。 对于一次设备接头，应主要检测一次设备的外部引流接头和与之相配套的接点线夹。对于输电线路和母线，应主要检测导线线夹和导线的连接处、母线桥伸缩节等。根据《变电运行规程》规定，设备接线头处的绝对温度不宜超过摄氏70度[3]。

五、防止设备发热的对策

１、规范设计。设计人员在考虑接头允许负荷电流时，要考虑接头处因打孔、折弯等造成的截面损失；还要考虑环境污染对主设备及连接设备的影响。要严格按照规范施工，严禁发生未经设计即行施工或边施工边设计的现象。

２、对于新安装设备，要认真进行验收检查，按照验收制严把验收关。对于重要部位接头，还应测试接头接触电阻和进行温升试验。无论何种连接接头；在通过额定电流时，接头温升不应超过规定值，达不到以上要求的接头不予投运。

3 、加强设备巡视，及时发现并处理缺陷。加强设备接头在运行中的巡视维护，及时测温，准确掌握运行设备的各部位温度及温差。

４、提高检修水平。检修人员在处理发热缺陷时，要先分析发热原因，再采取相应措施，从根源上彻底消缺。

六、结论

本文从实际工作出发，全面介绍了变电运行设备发热的原因、机理以及运行工作中的注意事项及监控方法等，并结合工作经验，提出了电气设备的发热缺陷判断依据及相应的预防方法，经现场证明，具有重要的现实意义，在一定程度上可预防由发热引起的电气缺陷事故，从而确保了电网的安全稳定运行。

参考文献

[1] 张渝，变电设备发热缺陷的原因，电力安全技术

[2] 谭正强，输变电设备接头发热原因，水利电力出版社

[3]《有人值班变电站运行规程》，重庆市电力公司

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。