电气接头发热和谐波治理学习

1、浅谈电气接头发热和谐波治理 学习作者:日期:浅谈电气接头发热和谐波治理关于电气接头发热问题首先由 中国农村电气化杂志社的马宗禹教授对其 产生的原因进行了分析主要有以下几条：既有检修人员操作工艺水平的高低不一样，也有外界环境因素对电气接头的影响，具体表现在1）连接点接触面积过小 2）连接点接触面间未严格按工艺操作 ，凹凸不平错位接触面有油物或未做 防氧化处理，有氧化层 3）铜铝连接未处理或未处理好产生了电腐蚀造成接触不 良4）连接点接触压力不适当，过大或过小 5）长时间未对接头进行检修维护 接下来又并述了接头发热的危害性：由于接头发热是电力系统中的老大难问题， 自从电网存在的时候起“接头发热”的

2、问题就存在了，而且电网分布较广，接头 无处不在，所以接头发热问题长期困扰着电力企业，国外对此也束手无策。其主要危害表现在第一：造成电力传输过程中电能的浪费，因为发热的接头就象一个 个电炉，是大量电能转化为热能，散发到空气中白白浪费掉了。第二：在电网运 行中，因接头发热造成的减负荷、紧急停电、甚至造成设备事故，屡见不鲜，如 在我局昌吉变电站110kV2#主变、35kV昌西线，大西渠变10kV西乡线等都曾 发生过因接头发热造成被迫停运事故。 对通流导体而言，其导流电阻受温度影响 较大，温度越高，导流电阻也越大，也就是说接触面的电阻越大，造成发热温度 越大，反过来发热的高温又使接触电阻变大； 另一方

3、面，故障的高温又会加速接 触面的导体氧化，使其常温下的接触电阻也变大了。也就是说，只要接触面已经形成发热故障，除非设备停运，否则其发热故障将会恶性循环，一直劣化下去， 没有自愈的可能，直到发生事故。因为金属的氧化程度主要受其自身的绝对温度 的影响，因此接触面的氧化的速度受环境温度影响很大。所以一般来说在炎热的夏季会比冬季更容易使电气接头形成故障。解决接头发热的措施主要有以下几个方面：首先应在思想上提高认识，是大家确实感觉到接头发热不是一件小事， 反而 可能引起严重的后果，造成的损失是巨大的，因此要求检修人员在今后的安装、 检修、试验工作中必须重视起来。其次应加强工作人员的技术培训提高工艺水平，

4、 严格按照工艺要求作业、检查、验收，最好使用力矩扳手，保证连接点的连接质 量，不留缺陷和隐患。从而满足施工及验收规范要求，在连接尺寸螺栓规格、个 数、孔距大小等方面都必须符合要求。第三就是建立定期打卡检查或抽检的制度，防止使接头过度腐蚀或氧化。定期使用红外测温仪或热成像仪在大负荷时测 试连接点的温度，并建立记录资料，用于分析比较，做到防患于未然。发热故障的检测方法及原理1、红外测温温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。红外 线的波长在0.76100ym之间，按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、 极远红外四类，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区

5、 域。红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。 通 过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全 对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。 运用这一方法，便能实现对目标 进行远距离热状态图像成像和测温，并进行分析判断。2、红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统（目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统）接受被测目标的红外辐射

6、能量分布图形 反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间， 有一个光机扫描 机构（焦平面热像仪无此机构）对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元 或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。在红外热成像仪中拍摄的图片，存在一种温度一一颜色对应关系：温度相同, 颜色相同；温差越大，色差越大。这样试验人员通过热像仪就能很直观的搜索出 设备存在的发热缺陷，并根据缺陷的严重程度进行分析判断。再一个手段就是接触电阻测试接触电阻的测试实际就是通过电流一电压方法实现的。以一个恒流源提供一 个恒定的输出电流，流过被测试的设备，

7、该电流一般为100A，同时对被试设备两端的电压进行测量，则被试设备的接触电阻R= U/I。在实际测试中，往往使用接触电阻测试成套装置，即电压线和电流线合在一 起并用专用线夹夹持设备，恒流源和毫伏表整合在一个仪器箱里， 并有安装了计 算和输出装置，可将试验结果直接显示在液晶屏上。接头发热故障的处理对于接头发热不可盲目处理，应查明原因根据具体原因分别对待。1、鉴于接触面间的氧化层和污垢是引起发热的主要原因。应采用打磨接触面，是处理接头发热的主要措施，保证了设备的可靠接触。打磨时应注意接触面的平 整，若将接触面的平整性破坏，将会降低接触面积，影响处理的结果。2、使用传统方法在接触面上涂抹导电膏，可以

8、较好的填补表面粗糙造成的实际 接触面积较小的问题。同时，如果涂抹方法较好的话，还可以起到一定的密封作 用，保护接触面不受外界空气的氧化， 防止接触面进入污垢。但目前使用的导电 硅脂质量参差不齐，很多硅脂使用后，时间不长就失去黏性，变成一种干燥的附着物留存在接触面之间，黏附了大量灰尘， 并在电场作用下变成顽垢，不仅起不 到接触和密封的作用，反而会成为接触不良的重要因素。 因此涂抹导电硅脂时应 慎重，不应涂抹在经常活动的部件中， 如刀闸动触头的触指。在涂抹时还应注意 涂抹的方式，尽量保证被涂抹部件内部的密封性。 而且确保所使用的导电膏是正 规厂家生产的产品。3、对于单螺栓压接的载流板连接方式易造成

9、连接处导体变形及接触点少，形成 发热缺陷。这种连接方式是较早期的安装工艺，大量存在于昌吉电业局管辖的 10kV设备内。在实际处理过程中，往往采取在连接处打孔，增加连接螺栓数目的方式。这种处理方法收到了较好的效果，凡是改造过后的设备，均未发生过发 热故障。预防发热故障的措施一方面加强红外测温监督：在对设备进行红外测试时，会发现很多相对轻微 的发热，试验和管理人员往往对其没有引起足够的重视。但事实上很多严重缺陷 都是由这些轻微发热发展而成的。 因此，建议将红外测试发现的所有缺陷都记录 在案，在相关设备停电检修时进行处理，这样就能在很大程度上避免这类缺陷发 展成为严重缺陷。另一方面预防性试验时应加强

10、对接头的检测： 设备停电进行预 防性试验时，是及时发现和消除设备隐患的极好机会。在进行预防性试验时，应 对停电设备的各个接头进行检查试验， 发现有接触电阻异常偏大的，要及时进行 处理，尽可能避免重复停电检修。第三提高载流设备额定电流裕度：早期安装的 电气设备，由于设计缺陷和对未来负荷估计不足，很多设备引线、硬母线、设备线夹的额定电流已经接近或低于当前的长期运行电流，不仅会使接头产生一定的热量，同时载流导体本身也会有较大的温升， 这种情况会大大加速接头的氧化速 度，极易引起发热故障。对这些设备应及时安排更换工作，留有较大的负荷裕度。 可以极大的降低导体在高负荷时的温升， 从而抑制接触面的氧化。再

11、就是使用新 才料及新工艺：如使用北京邮电大学化学防护研究所推荐的DJB-823保护剂。DJB823是一种人工合成的化合物，他能保证接触点长期可靠接触良好。接触电 阻无变化、温度不升高，无发热可能性。它的溶液涂在接头表面上成膜后。厚度 约为5*10-10m，不仅有良好的导电性并且有良好的保护性能，保证接触面不被 氧化、腐蚀，可以抗潮湿和有害气体的作用。其独特的优点是润滑、减小摩擦阻 力和插拔力，附着在金属表面伤得膜不脱落。且可保护铜铝等保持金属原色。其 操作工艺要点有四点：打磨平，清洁净，涂敷匀、烘干透就行了。而且它与现在 使用的导电膏在性能上对比有以下优点：a与金属的结合力比导电膏强几十倍，而

12、导电膏的附着力差，易造成被挤开，实际在接触面上少、堆积两边的现象，当 温度高时容易流失，不仅失去作用，还容易造成断路。b、DJB-823保护剂分子自身稳定，在空气中20年无任何变化不会对金属造成腐蚀，而导电膏在空气中 易受到臭氧的腐蚀，氧化变酸，对铜铝接头造成腐蚀，因为导电膏的有效期为1-2年。c、DJB-823对电阻的影响小，而导电膏则大。就是其操作工艺简单只 需对接触面一喷即可。用量可控，不浪费。关于谐波治理首先是谐泼产生的原因：电力系统本身的直流输电两端的换流设备、发电机、 变压器、电动机等电力设备，如果参数不当，设计、制造工艺不良都可能产生谐 泼。另一方面也可能产生于用户如电气化铁路、

13、地铁、电车，冶金、化工及其他 工业的非线性用电设备。以上设备都可能产生谐泼。谐泼的危害性：其对电网、发供用电及设施有百害而无一利。谐泼超过极限值 对用户和电网造成多方面的危害， 严重的会造成设备损坏和电网事故。 具体表现 在：损耗加大、电能质量变坏。损增加、设备发热，损坏降低出力。局部 放电，介损和温升增大，电缆损坏明显增加。可能导致某些保护和自动化装置 误动，影响电力系统安全运行。对临近的通信系统造成干扰，影响通信的清晰度，甚至威胁通信设备及人身安全。影响电子计算机及其他精密电子控制装置 的正常工作。最终结果是增加了电网中发生谐振的可能， 从而造成很高的过电流或过电压 而引起事故的危险性。降

14、低发电、输电设备的效率及利用率，造成线路、电缆发 热加剧，线损增大。是电气设备加速绝缘老化，从而缩短使用寿命。使测量、计 量不能正确指示或计量。谐波的概念谐波是主电网频率的倍数。"术语 电网谐波"也被使用。电网频率f = 50赫兹3次谐波f = 150赫兹5次谐波f = 250赫兹7次谐波f = 350赫兹等用傅立叶分析能够把非正弦曲线信号分解成基本部分和它的倍数。谐波的影响1对设备运行的影响对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散铜损增加，谐波电压则会增加铁损。 与纯正基本波运行的正弦电流和电压相比较， 谐波对变压器的整体影响是温升较 高。必须注意的是：这些由谐波所引起的额

15、外损失将与电流和频率的平方成比例 上升，进而导致变压器的基波负载容量下降。而且谐波也会导致变压器噪声增加。对电力电缆的影响在导体中非正弦波电流所产生的热量与具有相同均方根值的纯正弦波电流相比 较，则非正弦波会有较高的热量。该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效 应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致l2Rac损耗增加。对电动机的影响谐波对电动机的主要影响是引起附加损耗， 其次是产生机械振动、噪声和谐波过 电压。当电动机的谐波电流增大时， 电动机的磁饱和程度增加，其所引起的电动 机的附加损耗和发热的增加，要比单纯由谐波本身引起的损耗和发热

16、大得多。 对 于旋转电动机设备，与正弦磁化相比，谐波会增加噪音量。像五次和七次这种谐 波源，在电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振动。 机械振动是由振 动的扭矩引起的，而扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成的，如果机械谐振频率与电器励磁频率重合， 会发生共振而产生很高的机械应力， 导致机 械损坏的危险。对开关及电子设备的影响像其它设备一样，谐波电流会引起开关之外额外温升并使基波电流负载能力降 低。温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。计算机及部分电设备， 如可编程控制器（PLC）,通常要求总谐波电压畸变率（THD ）小于5%,且个别 谐波电压畸变率低于3%，较高的畸变量

17、可导致控制设备误动作，进而造成生产 或运行中断，导致较大的经济损失。.电网质量对谐波的相关规定由于非线性负荷的发展和增多，谐波必须制定标准以保证电能质量。系统向 用户的供电电压负有波形合格的责任，而非线性用户在使用系统电能时负有限制 谐波电流注入西头不使系统的供电质量过分降低的责任，两者互相关联，制定标准的目的。制定标准的原则一/1、在供电西头（包括线性用户）与谐波用户之间取得协调较为合理的分担谐波 指标，保证系统的电能质量和可靠供电，从总体上达到相对合理的，供用电 双方都有利的运行状态。2、各级电网的限值均由低压电网，经中压电网到高压电网逐渐减少。3、低压电网的谐波电压允许值是谐波标准的基础

18、限值（因为绝大多数用电设备 都由低压电网供电），中高压电网的谐波限值，首先应保证低压电网的谐波电 压，不超过允许值。同时应保证本级电网及其设备如，继电保护、电容补偿 等安全可靠运行。具体规定.1电压总波形畸变率：本着谐波限制由低压到高压逐级减小的原则，参考国际110kV电网电压总谐波畸变率允许值大致再1.52%之间。我国的标准为：0.38kV10 (6.3) kV35 (63) kV110kV小于5%小于4%小于3%小于2%2波电压含有率各级电网的电压总谐波畸变率做了限制以后，为了使标准适应范围较广，再总畸变率的允许范围内，各项谐波电压含有率可以有适当的变动和互相调剂，把谐波含有率分为奇次和偶

19、次两大类。 根据我国的实际情况，各奇次谐波电压含有 率的允许值规定为总谐波畸变率的 80%,而偶次谐波电压含有率的允许值规定为 奇次谐波的50%,即为总谐波畸变率的40%。如下表：用户受电电压（kV）总电压正弦波形畸 变率极限值（）各奇次、偶次谐波电压正弦波形畸变率极限 值（）奇次偶次0.385426 (10)43.21.635 (63)32.41.2110(2)1.60.8对于220kV电网及其供电电力用户，可参照标准对 110kV电网的规定执行。其 主要原因为：（1） 220kV电网谐波电压直接受330kV和500kV电网谐波电压的 影响，目前国内外还都没有经验。（2）220kV电网输电线

20、路的充电无功功率较大，且输电潮流是变化的，控制 220kV电网的谐波还没有成熟的经验。（3）直接使用220kV电压供电的用户为数相对很少。4）目前一些220kV电网的谐波电压测量较为困难。使用测量基波电压的电容 式电压互感器的谐波误差很大，测出的谐波电压没有实际意义，而某些特殊的测 量方法不易普及采用。因此，对 220kV电网及其供电的电力用户，只以 110kV 电网的规定作为参考标准。用户注入公用电网的谐波电流允许值：为保证电能质量，把公用电网的谐波电压限制在允许的范围内，必须相应的限制用户注入电网的谐波电流。标准见下表：谐波次数用户受电电压0.38 kV10（ 6.3）kV35（ 63）k

21、V110kV2531454493381036394277.2273561124346134.82127438.2312.889.53.6161298.43.2r 1211107.64311111217.9：2927126.324111131.867：253145.4211.514155.12.9：°.713167.1270.712176.725：1.312184.2160.61119315：0.61电网谐波抑制措施1、流滤波器LC滤波器是传统的无源谐波抑制装置，由滤波电容器、电抗器和电阻器适当 组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。这种滤波 器出现最早，存在一些较难克服的缺点，但因其结构简单、投资少、运行可靠性 较高以及运行费用较低，至今仍是谐波抑制的主要手段。目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器(Active Power Filter-APF)。它是一种电力电子装置，其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电 流