电气设备热故障分析及对策（1）
摘要:文中阐述了电气设备的发热源，分析了电气设备产生热故障的原因，提出了预防电气设备热故障的具体技术措施，并简介了红外诊断技术的特性。
关键词：热故障 技术措施 检测技术
1.电气设备的发热来源及热故障
连接点是指电器及电气设备之间以及它们与母线或电缆之间的电气连接部位。连接点过热已经是电力系统的一个老问题，但随着设备负荷的增加，用户对供电可靠性要求的提高，其在设备缺陷管理中成为一个越来越突出的问题，值得我们引起重视，认真研究其发生发展的原因，以便彻底解决。
1.1电气设备发热源
电气设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，将产生以下3种主要来源的发热。
1.1.1 电阻损耗发热；按照焦耳定律，当电流通过电阻时将产生热能，这是电流效应引起的发热，大量表现在载流电气设备中。
1.1.2 介质损耗发热；电气绝缘介质由于交变电场的作用，使介质极化方向不断改变而消耗电能并引起发热。由此产生的发热功率为：
P＝U2ωCtgφ
式中 U——施加的电压；
ω——交变电压角频率；
C——介质的等值电容；
tgφ——介质损耗角正切值。
这种发热为电压效应引起的发热。
1.1.3铁损致热；当在励磁回路上施加工作电压时，由于铁芯的磁滞、涡流而产生电能损耗并引起发热。
1.2电气设备热故障
电气设备的热故障可分为外部故障和内部故障。
1.2.1 电气设备的外部故障；接触不良；长期暴露在大气中的各种电气裸接头因接触不良常常引起过热故障，接触不良的主要原因为：
(1) 设备设计不合理；
(2) 安装施工工艺不严格，不符合工艺要求，如连接件的接触表面未除净氧化层及其污垢、焊接工艺差、紧固螺母不到位、未加弹簧垫、未拧紧、连接件内导体不等径等；联接安装过程中，错误使用砂纸打磨铝质母线接触表面时，将会有一定数量的玻璃屑及砂粒嵌入铝质金属接触表面内，导致有效接触面积减少接触电阻增大而发热。接触面脏污或有氧化层，接触面凹凸不平，连接面错位，与导电螺杆连接时设备线夹孔径过大，不加装导电垫片等。
(3) 导体在风力舞动下，或外界引起的振动等机械力的作用下，以及线路周期性过载及环境温度的周期性变化，都会使部件周期热胀冷缩，引起连接松驰；
(4) 长期裸露在大气环境中工作，因受雨、雪、雾、有害气体及酸、碱、盐等腐蚀性尘埃的污染和侵蚀，造成接头表面材料氧化；
(5) 长期运行引起弹簧老化等。
（6）绝缘强度降低；由于表面污秽或机械力作用引起绝缘性能降低造成的过热故障。如绝缘子劣化或严重污秽，引起泄漏电流增大而发热。
（7）不同金属的膨胀效应引起；钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质母线小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化，其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有差异而产生蠕变。所谓蠕变就是金属在应力的作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。实践证明，当接头处的运行工作温度超过80℃时，接头金属将因过热而膨胀，使接触表面位置错开，形成微小空隙而氧化。当负荷电流减少温度降低回到原来接触位置时，由于接触面氧化膜的覆盖，不可能是原安装时金属间的直接接触。每次温度变化的循环所增加的接触电阻，将会使下一次循环的热量增加，所增加的较高温度又使接头的工作状况进一步变坏，因而形成恶性循环。
（8）不同材质接头接触表面的微电池腐蚀效应。据有关试验文献资料表明，铜的标准电势为+0.34V，铝的标准电势为-1.28V，铜铝之间的电势差为+1.62V。若铜铝直接接触，空气中的水和氧化碳及其它有害杂质会在接头接触表面形成电解液。由于两极直接接触，便会有微弱的电流流动，在电解液的作用下，使接触表面逐渐腐蚀，引起接触电阻增大而发热。
1.2.2电气设备的内部故障；这是指封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的故障。根据各种电气设备的内部结构和运行状态，依据传热学理论，分析金属导电回路、绝缘油和气体等引起的传导、对流，从电气设备外部显现的温度分布热像图，可以判断出以下各种内部故障：
(1) 内部电气连接或接触不良引起的故障；
(2) 内部绝缘材料受潮、劣化引起的介质损耗增大故障；
(3) 绝缘老化、开裂或脱落故障；
(4) 电压分布不均或泄漏电流过大性故障；
(5) 磁路的涡流损耗增大性故障；
(6) 浸油设备的缺油故障。