电气设备发热故障研究及对策

2020-12-14左万平

电气技术与经济 2020年3期

左万平

（四川泸州川南发电有限责任公司）

0 引言

电气设备具有种类繁杂、结构性较强等特征，对设备发热故障工作提出了更高要求。为确保电气设备发热故障风险能够得到根本上控制，相关工作人员需对电气设备发热故障类别进行划分，深入研究电气设备发热故障成因，有效排除电气设备发热故障风险，为实现安全高效运行目标奠定坚实基础。

1 电气设备发热故障分析及管理的重要性

电气设备主要包括发电机、变压器、电动机、稳压器、变电装置、变电站以及各种电力设备等，随着电源网络容量的不断扩大，电压等级的不断提高，对电气设备的安装、运行和维护质量也提出了更为严苛的要求。电气设备的施工质量、运行参数设定、设备型号的选取、安装技术的好坏以及维护检修质量等因素都影响着供电的可靠性和稳定性，例如电气设备一次各部件之间接线是否牢固、螺栓是否松动、接头焊接是否密合、电缆敷设是否合理、是否超负荷运行以及是否存在短路故障等等。

2 电气设备发热故障

（1）铁损发热。在电气设备运行过程中都会由于一些因素造成短路的现象，例如，电器设备的运行由于设备其铁芯过热造成短路或者变压器故障灯都会影响电气设备的稳定运行。电气设备的运行造成短路的原因在于其铁芯，铁芯在采购的时候没有选择质量合格的铁芯，导致电气设备发热；或者是电流和铁芯长期处于一直运行的状态，由于长时间的磨损会影响电气设备的发热，导致电气设备出现故障，如若电气设备出现故障也会影响周围的工作人员，如果相关负责人选择降低电气设备的绝缘性，对设备的运行也会产生危害。

（2）电阻损耗发热。电阻损耗发热是变电设备中较常见的发热现象，这主要是由于电阻的热效应而引发的。在变电设备中，大多数的元器件都含有金属特性，而在金属的内部本身就存在一定的电阻，在电气设备运行过程中，当电流通过金属导体设备时，就会因为受到电阻的阻力而产生热量。电阻损耗发热比较容易出现在电气设备连接处，当连接处的电阻较小时，发热现象不太明显，当连接处的电阻较大时，电流流经连接处由于受到的阻力增大，就会产生发热现象，导致绝缘受损。

（3）介质损耗。是带电设备或者载流导体四周的介质绝缘材料出现发热状况。这种现象往往都是电压效应引起的，交变电压的存在使得线路中的能量出现不同程度的损耗。能对介质损耗产生影响的因素一般包括绝缘介质的损耗正切值、损耗因数及介质的等值电容、带电设备的运行电压、交变电压的角频率等。线路电流一般不会引发介质损耗、发热，其主要是受到电压的影响。若是处于正常运行状况下的带电设备的绝缘介质发生发热故障，则会大幅增加绝缘介质损耗，从而提高发热功率，迫使变电设备在短时间内工作温度急剧上升。目前导致介质损耗发热的诱因有两种情况：一是液体形态的绝缘介质老化、性能低或者产生化学反应；二是固体形态的绝缘介质材料老化、质量低。

（4）电压分布不正常和泄漏电流增加。在电气设备中电压分布不正常就会导致电气设备出现漏电的现象，电气设备中高压设备在正常工作状态下都会出现这样的情况，其中泄漏电流的增加会导致表面温度过高，影响电气设备的正常运行。此外，电气设备的散热系统和冷气系统出现任何问题都会影响电气设备的散热，因此，在电气设备运行过程中要保证整个系统的稳定性以及散热系统和冷却系统的正常运行。

3 电气设备发热故障检修方式

（1）经验检修方式。

在电气设备检修过程中，可以应用经验检修方式，切实提升设备检修效率。要求运维人员对电气设备发热故障处理与运维流程记录下来，积累下更多电气设备运维经验。针对处理经验较多的常见电力设备发热故障，可以依照相应的发热故障处理记录快速制定出运维方案，从根本上提升电气设备运维效率。

（2）短路排查方式。

与其他系统相比，电力系统更加具有显著的独立性。电力系统内部各独立子系统的发热故障风险会直接影响到电力系统运行效率，需运用更加先进的短路排查装置，及时判断出电气设备运行状态，对发热故障发生部位以及发生原因进行明确。

（3）硬件替换方式。

在电气设备发热故障无法修复的情况下，相关运维人员需采用硬件替换方式，将发热故障设备替换，确保电力系统稳定运行。同时，硬件替换方式主要是在发热故障基本定位的情况下应用，因运维方式在验证过程中出现无法发挥出应有的作用，需将发热故障设备替换为相同规格、相同性能的现场新产品。如使用硬件替换法后依然出现电气设备运行发热故障问题，则需技术人员对设备发热故障问题进行持续排查，确保设备发热故障得到根本上的解决。

4 电气设备运维要点

电气设备运维工作可更好提升设备运行期间的安全性与平稳性，需相关工作人员严格按照设备出厂说明，针对不同电气设备结构制定出相应的运维与保养方案，针对不同的工作环境和作用制定出相应的运行维护规程和操作规定。因电气设备在实际运行过程中会受多种因素影响，自身技术操作要求存在较大差异，需在电气设备运维与保养过程中，不断完善设备管理技术，加强对相关运维人员的培训，与设备厂家进行密切合作，细致划分出电气设备运维管理重点。

现阶段电气设备运维重点主要体现在以下几个方面：第一，对设备带电连接部分进行定期检查，观察连接部分的紧固程度，发现松动部分及时安排停运处理；第二，严格检查电气设备的外观，对出现

外观破损的设备进行及时检修或替换，防止运行中水分与灰尘进入到设备本体内；第三，对电气设备的主接触装置以及继电装置的吸合状态进行检验，通过调整吸合程度，从根本上延长电气设备使用寿命；第四，观察电气设备内仪器表盘以及指示灯等运行情况，监测电动机、电流与绝缘数值，确保电气设备安全高效运行；第五，对转动的电气设备，加强各部振动和温度监测，防止局部超温和设备损坏。

5 电气设备发热故障应急处置原则

电气设备发热故障应急处置会涉及到多个专业的知识内容，同时对处理发热故障的技术人员专业性要求较高。由于发热故障处理工作相对有一定的危险性，想要保证发热故障应急处置工作正常进行，技术人员就需要遵循以下几个原则，在安全的状况下采用可行的措施，高效地完成发热故障处置。

（1）安全。电气设备发生发热故障后会存在一定的安全隐患，在处置的过程中首先要保证安全性。技术人员需要对设备的内部结构充分地了解，同时对发热故障类型以及发热故障发生的原因完全掌握后，再开展应急处置工作。在处置过程中要避免盲目下手，先要做好准确无误的判断后再开展处置工作，避免安全事故的发生。同时在开展应急处理工作时，相关的技术人员也要做好相应的安全措施，在保证电气设备快速地恢复运行时，更要保证相关技术人员以及操作人员的安全。

（2）高效。应急处置措施是一个临时的补救措施，因此一定要遵循高效的原则。在应急发热故障处置过程中要保证操作简单，所需原件可快速得到。经过应急处置后，设备可以快速地恢复正常运行。应急处置工作主要是为了避免电气设备在工作时，出现长时间中断的情况，最终影响供电可靠性和连续性。因此，对电气设备发热故障开展应急处置需要快速的发挥作用，避免造成较大经济损失。

（3）可行。电气设备发热故障种类较多，在开展应急处置时要保证所采用的应急措施可以有效地发挥作用。这就需要相关技术人员拥有丰富的处置经验，对电气设备发热故障的类型有充分的了解，同时具备一定的准确判断能力，可以根据发热故障快速地决定处置措施的选择。在选择应急处置措施时，要尽可能地避免对设备中其他部分造成影响，简单来讲就是不能出现过电流、过电压或潮流分布不均的情况。应急处置措施是为了及时地排除发热故障，使得电气设备快速恢复到运行状态，因此应急处置措施一定是可行的，不会对其他设备造成损伤，如果在处置发热故障时造成设备的二次损伤，则是得不偿失的。

6 控制电气设备发热故障风险的措施

（1）注重电气设备设计环节。为确保电气设备能够在实际运行过程中充分发挥出应有的积极作用，相关工作人员需切实提升电气设备设计环节监管力度，对电气设备的运行特征与要求进行细致分析，提升设备结构参数的精准度，使电气设备运行效果能够更好满足运行期间的安全要求与质量要求。

（2）做好电气设备检测工作。

因电气设备实际运行期间会受各类因素影响，需运维部门和使用部门做好电气设备运行检测工作，及时发现电气设备运行期间存在问题，基于实际运行要求，对电气设备运行不断完善与优化。

（3）提升工作人员专业水平。针对电气设备运行原理与维护要求，在相关工作人员群体中定期召开知识讲座类教育培训活动，切实提升其专业技能水平，控制因人员操作失误或检修维护不到位造成的设备发热故障问题发生几率，从根本上保证电气设备稳定可靠运行。

（4）积极应用电气设备自动化控制技术。电气自动化控制设备能够通过预先设定程序与计划，高效完成电气设备运行控制目标，使电气设备具备自动化的操作、监控与维护功能。随着计算机与智能化技术的快速发展，电气设备自动化控制系统的实际应用范围更广，为从根本上加快生产期间的经济效益速度奠定了坚实技术基础。由此可见，电气自动化控制可切实提升实际生产质量与生产效率，改善生产环境，节约生产人员应用成本。

（5）注重电气设备发热故障问题预防。在电气设备风险管控过程中，也应做好发热故障问题的预防工作，采取更加专业的安全管理措施。在电气设备发热故障检修期间，需依照从简到难的原则安排检修顺序，找寻出造成设备发热故障的成因，确保类似发热故障问题不会出现。同时，在预防电气设备发热故障发生期间，还需对重点设备以及线路进行定期检查，发现设备缺陷及时安排处理，更好控制电气设备发热故障风险发生几率。

7 电气设备发热故障应急处理措施

（1）正常运行状态下设备发热应急处理。在设备正常运行中发热故障发生时，专业人员通过观察设备发热故障的表现，对造成设备发热故障的原因进行判断，并选择相应的处理措施。例如，在发生断路器触头发热时，维护人员需检查通过断路器的电流是否超限，开关的动静触头是否接触良好，金属表面有无变色痕迹和放电痕迹，必要时将断路器停电后处理。除了对发热故障进行应急处理以外，维护人员可以依据过往的经验，对发热故障发生频率较高的部件加强日常巡检维护，同时也要做好备品备件工作，在设备出现损坏时要及时检修或者更换，减少电气设备发热故障发生的频率。

（2）短路发热故障应急处理。在对短路发热故障进行应急处理中，维护人员经过认真的查看和分析，检查继电保护动作情况，排查出引起设备短路故障的具体原因。当发生电气设备短路故障时，要判断设备受短路电流冲击和短路热效应对电气设备的损坏情况，若是设备损坏不严重，可进行修复处理，如果设备受损情况严重，则需要考虑整体更换。如某电力公司发电机出口励磁变运行中高压侧B相CT下端头与绕组之间的连接引线，因长期运行中受微小的电磁振动，接头处金属连接受应力蠕变，导致在发电机组开机加电压过程中发生该处断裂，继而引发三相金属性短路，造成励磁变压器烧毁事故，该公司不得不在原制造厂重新订购一台同型号变压器更换后投入运行。