电气设备热故障分析及其对策毕业论文设计

电气设备热故障分析及其对策摘要电力企业往往因系统设备过热多次发生故障，造成停机停炉事故。本文分析了电力企业电气设备热故障产生的原因，针对电气设备的热故障进行了观察和分析，并将该类故障主要分为外部故障和内部故障两大类型；分析了在正常和故障情况下电气设备发热形成的原因;提出了电阻损耗、介质损耗和铁磁缺损这三种发热形式的等级和处理措施，以及常见电气设备温度的测试标准，红外诊断技术对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测，使传统电气设备的预防性试验维修提高到预知状态检修，这也是现代企业发展方向。据此可及时消除电气设备热隐患，提高设备运行的安全性。关键词电气设备；热故障；安全性大学论文Abstract Power enterprise system is too hot for equipment many times, downtime resulting from blast furnace at the accident. this article analyzes the electrical equipment failure of electricity companies is the reason for the failure of electrical equipment for observation and analysis, this class is divided mainly into an external and internal problems with two major types；analysis and in normal circumstances were responsible for electrical equipment; the resistance and losses, medium and the defect of the three forms of violence and treatment measures, and the common test the temperature of the electrical equipment and techniques for diagnosis the electrical equipment failure of the defects and insulating performance a reliable estimate, the traditional test of preventive repairs electrical equipment to predict the state. this is also a modern enterprise development. accordingly the electrical equipment may be hidden in a hot, and improve the operation of equipment security.Key wordselectrical equipment; hot breakdown; security 大学论文目录绪论 .1第一章 电气设备热故障的分析 .21.1 电气设备发热的原因.21.2 电气设备发热来源.21.3 电气设备热故障的分类.41.3.1 外部故障 .41.3.2 电气设备内部故障 .4第二章 电气设备热故障的影响及危害 .62.1 电气设备热故障的影响.62.1.1 绝缘性能降低 .62.1.2 机械强度下降 .72.1.3 导体接触部分性能变坏 .72.2 电气设备热故障的危害.72.3 电气设备热故障等级及判断.7第三章 电气设备热故障的预防与处理 .113.1 电气设备热故障的预防.113.1.1 加强巡视检查质量 .113.1.2 加强检修质量 .113.2 电气设备热故障的处理.123.2.1 压紧力不恰当引起的发热的处理 .123.2.2 导体相互连接的接触面不平整引起的发热的处理 .123.2.3 导体表面氧化、积灰引起的发热的处理 .133.2.4 设备存在制造缺陷、个别环节的电接触方式不当引起的发热处理 .133.3 处理发热工作中应注意的问题.143.3.1 接触面接触电阻的测定 .143.3.2 接触质量的判断 .143.3.3 根据发热具有季节性的特点预防发热故障 .15第四章 电气设备热故障的红外线诊断技术 .164.1 红外线技术的特点.164.2 红外线技术对故障的诊断.184.2.1 外部热故障的判断 .184.2.2 内部热故障的判断 .194.3 红外线技术的适用范围.204.3.1 高压电气设备内部导流回路故障的诊断 .204.3.2 高压电气设备内部绝缘故障的诊断 .204.3.3 其他故障诊断 .20第五章 案例分析 .21结束语 .24参考文献 .25大学论文- 1 -绪论一次设备：直接生产和输配电能的设备称为一次设备。包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动空气开关、接触器、闸刀开关、母线、电力电缆、电抗器、避雷器、熔断器、互感器等等。二次设备：对一次设备的工作进行监察测量和控制保护的辅助设备成为二次设备。包括仪表、继电器、自动控制设备、信号设备及保护、电源等等。随电力系统近年来的迅猛发展，一、二次设备新型设备的推广应用和更新换代，变电设备本身性能的可靠程度逐步提高，小型变电站正逐步向无人职守过渡。但是，通过最近几年来的缺陷统计和分析，发热故障的上升趋势越来越明显，严重影响了设备的安全运行，已经引起了电力系统各部门的重点关注。电气设备的发热是我们在工作中不容忽视的一个问题,它不仅影响设备的正常运行,还会导致电气设备的绝缘热击穿、导体连接部位的热变形、甚至熔焊,严重危及电气设备的安全可靠运行。因此正确认识电气设备发热以及准确的掌握运行中电气设备的温度变化情况,及早发现过热并排除,可以大大减少电力系统的故障与事故还可提高供电的可靠性,保证正常供电。电气发热会使载流导体和周围介质温度升高，工作环境恶化，使绝缘老化损坏，导致电气设备的故障或事故。这种故障或事故往往是引发火灾的直接或间接原因。因此研究电气设备的发热对电气设备的正常运行具有重要的意义。大学论文- 2 -第一章 电气设备热故障的分析电气设备的发热故障一直是电力系统的一个老问题，严重影响供电设备正常的负荷输送，甚至酿成事故。电气设备发热问题必须引起重视，认真研究其发生的原因，以便彻底解决。1.1 电气设备发热的原因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。允许负荷下的发热在电气设备的运行故障中占有很大的比重，是电气设备的主要故障之一。发热故障会导致电气设备的绝缘热击穿、导体连接部位的热变形、甚至熔焊，严重危及电气设备的安全运行。根据焦耳定律： 可知造成设备发热的原因有两个：一是电流 ，另一个2QIRT I是电路的电阻 。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 增大的主要原因为：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。1.2 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：电力系统导电回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： 2fPKIR式中： 发热功率（ ）W附加损耗系数f大学论文- 3 -通过的负荷电流（ ）IA载流导体的直流电阻（ ）R对于多股绞线和空心导体，通常可认为 1fK（2）电介质损耗发热：由固体，液体或气体等电介质材料构成的绝缘结构是高压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两个组成部分。同样导电体周围的电介质在作交变场的作用下会产生能量损耗，通常称为介质损耗，其损耗功率用下式表示：2tanPUC式中： 电介质的有功损耗（ ）W交变电源的角功率介质的等值电容值（ ）CF绝缘介质损耗因数或介质损耗角正切值tan由上式可知，介质损耗与承受的电压的平方成正比，与导体所通过的电流无关。由此可知，电气设备只要加上电压，即使不输送电流也会产生介质损耗。当绝缘介质的绝缘性能变坏时，会引起介质损耗增大，有功损耗增加，设备运行温度升高。（3）铁磁损耗发热：载流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。磁滞损耗与频率的一次方成正比，与最大磁感应强度 的 次方成正比。众所周知，当铁磁物质放置在变化着的磁场中，或者在磁场Bn中运动时，铁磁物质内部会产生感应电动势（或感应电流） 。从图 1-1 中可见，涡流是感应电流的一种，在铁芯内围绕着感应强度 呈旋涡状流动，其方向可按楞次定律来B决定。涡流的产生要消耗一定的能量，并随即转变为热能。涡流对许多电气设备来说是极其有害的，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，甚至损坏线圈的绝缘，造成设备的过热损坏酿成事故。大学论文- 4 -图 1-1 涡流的产生交变磁通在铁芯中产生磁滞损耗 和涡流损耗 合起来叫做铁磁损耗，简称铁损。czPw把从电源吸收的能量转化为热量，使铁芯发热。1.3 电气设备热故障的分类电气设备的热故障又分为电气设备的外部故障和电气设备内部故障两个方面：外部故障是以局部过热，各种裸露接头、连接件的热故障；内部故障的发热过程一般都较长，且为稳定发热，与故障点接触的固体、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，能不断地达到外壳，改变了设备外表面的热场分布。1.3.1 外部故障主要是指从外界可以直接观测到的设备部位发生的故障，一类是长期暴露在大气中的各种裸露电气接头因接触不良等原因引起的过热故障。电气设备外部热缺陷或热故障主要是各种电气引流的裸露接头，包括高压设备或线路中的连接件等由于压接不良或因受到氧化、腐蚀及灰尘的影响，或因材质和加工、安装工艺的问题，或冲击负荷的影响和机械振动等各种原因造成的接触电阻增大而出现的局部过热等。另一类是由于表面污秽或在机械力的作用下引起的绝缘性能降低而造成的过热故障。1.3.2 电气设备内部故障主要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各种故障：大学论文- 5 -a 内部电气连接不良或触头不良故障：如各种高压电气设备内部导电体连接不良，断路器接触不良，高压釜电力电缆出线鼻端连接不良等。b 介质损耗增大故障：各种以油做绝缘介质的高压电气设备，一旦出现绝缘介质劣化或进水受潮都会因介质损耗增加而发热，发热功率 ，其中 是介质2pUCtg两端的等值电容，此类故障的发热机理属于电压效应发热；c 绝缘老化、开裂或者脱落故障：许多高压电气设备中的导电体绝缘材料因材质不佳或使用老化引起局部放电而发热，这种故障也属于电压效应发热；d 铁损增大故障：对由绕组电阻和磁路组成的高压电气设备，因设计不合理，运行效果不佳和磁路工作不正常引起的磁滞、磁饱和漏磁；或由于铁芯片间绝缘破损造成短路、均可引起局部发热或铁制箱体发热，发热机理为涡流或磁滞损耗发热；e 缺油故障：油浸高压电气设备因漏油造成油位低下，严重者可引起油面放电，导致表面温度分布异常。这种热特征，除放电时引起发热外，主要是由于设备内部油面上下介质的热特性不同所致。除上述故障外，还有因过负荷运行或电压变化过大、单相运行等引起的故障，或者冷却系统设计不合理造成堵塞和散热不良等引起的故障。大学论文- 6 -第二章 电气设备热故障的影响及危害发热对电气设备的影响，主要表现在绝缘材料性能降低、机械强度下降和导体接触部分性能变坏等三个方面。2.1 电气设备热故障的影响2.1.1 绝缘性能降低导体和电器绝缘的耐热性是决定其绝缘性能的主要因数。导体的允许电流，电器的额定功率实际上决定于绝缘在运行中所能承受的最高温度。绝缘材料的耐热性可用耐热温度来衡量。所谓绝缘材料的耐热温度，是该类材料所能承受而不致使其机械特性和电气特性降低的最高温度。按我国的标准，电气绝缘材料按其耐热温度分为七级，其长期工作下的极限温度列入表 2-1 内，材料应在该温度下能工作 20000h 而不致损坏。表 2-1 各级绝缘材料的耐热温度等级 耐热温度 相应的材料Y 90 木材、纸、棉花及其纺织品等A 105 沥青漆、漆布、漆包线及浸渍过的 Y 级绝缘材料E120 玻璃布、油性树脂漆、聚酯薄膜与 A 级绝缘材料的复合、耐热漆包线B 130 玻璃纤维、石棉、聚酯漆、聚酯薄膜等F155 玻璃漆布、云母制品、复合硅有机树脂漆和以玻璃丝布、石棉纤维为基础的层压制品H 180 复合云母、硅有机漆、复合玻璃C 180 石英、玻璃、电缆、补强的云母绝缘材料等对大部分绝缘材料来说，可以用所谓的“八度规则”经验规律来估算其寿命，即大学论文- 7 -温度每上升 8 度，则其寿命降低一半。2.1.2 机械强度下降当温度高达一定的允许值后，