毕业论文：电气设备热故障分析及对策

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1、电气设备热故障分析及对策摘要:电气设备在实际生产运行当屮由于发热而引起的故障时常发生，己经成为影响电力系统安全稳定运行的一个突岀问题，值得我们引起重视，并加以解决。本文就电气设备发热而引发的各种热故障进行分析，并且结合实际提出解决的方案。电气设备发热原因常用的金属导体有铜、铝、锡、银、钢等。由于任何金属导体都有一定的电阻，其电阻与其本身的屯阻率和平均温度系数有关，冃有相应的熔点。对于电气接头类的纯电阻设备来说，根据R=PXL/S2H和Q=I2XRXt,可以计算出导体的电阻及电流流过导体时的发热量；由公式Q=I2XRXt可以看出，当电气接头的接触电阻由于某种因素如接触表面状况不良、氧

2、化程度严重、接触压力较小、有效接触面积减小而增大时，或电流增大时，其发热量（温度）将相应增大，电阻的由于热效应而相应增大；电阻增大乂使温度增加，如此恶性循环，将使接触而的温度升高超过其熔点而熔化，从而会使接头温度超过熔点温度而熔化；当系统发生短路时，随着短路电流的急剧增加，接头因超温最容易发生熔化或熔断，同时会扩大为火灾事故和绝缘破坏事故电气设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，将产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损发热。允许负荷下的的发热在电气设备的运行故障中占有很大比重，试是电气设备的主要故障之一。发热故障会导致屯气设备的绝缘热击穿、导体连接部位的热变形、甚至熔焊,严重危及电

3、气设备的安全运行。根据焦耳定律：q=i2rt可知造成设备发热的原因有两个：一个电流I,另一个是电路的电阻Ro电气设备运行时电流增大的主要原因是短路引起的电流增大。电气设备运行时回路电阻R增大的主要原因是：导体连接部位的压紧螺栓或压紧弹簧的压紧力不恰当，导致连接部位的压紧螺栓部位的接触电阻增大；导体相互连接的接触面不平整，造成接触面的通流量降低、相对正常负荷电阻R增大；导体相互连接的接触面氧化、积灰，造成接触面电阻增大；设备存在制造缺陷，个别环节的电气连接方式不正当，造成流通量较小的“卡脖子”环节。电气设备发热情况根据屯气设备现场实际运行情况来看集中表现为：①两种导体连接时尤其是两种

4、不同材质导体连接时由于接触不良及接触面氧化而发热。②各类开关接点由于接触电阻的存在而引起的发热。③输电电缆的截面积不够而引起的发热。④线圈类电气设备如电动机及变压器，由于感抗的存在以及铁损致热等存在而引起的发热。⑤由于环境及介质的散热性能差而引起的发热。⑥由于电气元件本身是发热源而引起的发热电气设备发热来源电气设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，将产生电阻损耗发热、介质损耗发热。铁损发热。（1）电阻损耗发热：电力系统导电冋路的金属导体都具有相应的电阻，当通过负荷电流时，必然有一部分电能按焦一楞次定律以热损耗的形式消耗在电阻上。这部分发热功率为：P=KfI2R式屮：P—发热功率（

5、W）Kf-附加损耗系数I—通过的负荷电流（A）R—载流导体的直流电阻（Q）（2）电介质的损耗发热：由同体，液体或气体等电介质材料构成的绝缘结构是电气设备中不可缺少的重要部分。金属导电材料和电介质绝缘材料是所有电气设备不可缺少的重要部分。同样导电体周围的电介质在做交变场的作用下会产生能量损耗，通常称为介质损耗（3）铁磁损耗发热：载体导体周围的铁磁物质在交变磁场反复磁化作用下，将产生磁滞、涡流损耗。铁磁物质在交变磁化下由于内部的不可逆过程而使铁磁物质发热所造成的一种损耗，称为磁滞损耗。磁滞损耗以频率的一次方成止比，与最大磁感应强度B的n次方成止比。当铁磁物质放在变化的磁场中，或者在磁场

6、运动时，将会产生感应电动势。涡流是感应电动势的一种。涡流的产生要消耗一定的能量,并随即转变为热能。它消耗电能，使铁芯发热，不仅会引起额外的大量功率损失，更严重的是还会使线圈温度过高共至损坏线圈的绝缘，造成设备的过热损耗酿成事故电气设备热故障分类电气设备的热故障又分为电气设备的外部故障和内部故障量方面：外部故障是以局部过热，各种裸露接头、连接件的热故障；内部过热的发热过程一般都较长，且为稳定发热，与故障点接触的I古I体、液体和气体，都将发生热传导、对流和辐射，从而有许多与设备相距不很远的内部故障所产生的热量，能不断的到达外壳，改变了设备外表面的热场分布，1外部故障主要指从外界可以宜接

7、观测到的设备部位发生的故障，电气设备在工作的时候，由于电流通过导体必然要消耗能量，电阻把电能转变成热能将产生电阻损耗发热，即电流的热效应。电流I通过电阻R的时间为t秒时，电能转化为热能的数值是Q=0.24I2Rto上式说明,通电导体所产生的热量与电流的平方、导体的电阻以及通电的时间成正比。通常电缆及电气设备的绝缘材料都有一定的耐热程度，即长期工作时的允许温度和允许温升，超过允许温升就会加速绝缘材料老化，甚至把绝缘破坏而引发故障。所谓电气设备的热故障即以上各种发热当热积