电气设备热故障分析及其对策 毕业论文设计

1、电气设备热故障分析及其对策 摘要摘要 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。 关键词关键词 电气设备；热故障；安全性

2、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 cl

3、ass 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 temperatur

4、e 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 t

5、he 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

6、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.14

7、3.3.1 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 -绪论绪论一次设备：直接生产和输配电能的设备称为一次设

8、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

9、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 -第一章第一章 电气设备热故障的分析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

10、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。1.11.1 电气设备发热的原因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2QI RTI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R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

11、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。1.21.2 电气设备发热来源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：2fPK I R式中：发热

12、功率（）PW 附加损耗系数fK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（）PW 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

13、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

14、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。czPwP把从电源吸收的能量转化为热量，使铁芯发热。1.31.3 电气设备热故障的分类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

15、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

16、成的过热故障。1.3.2 电气设备内部故障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2pUCtgC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

17、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 -第二章第二章 电气设备热故障的影响及危害电气设备

18、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。2.12.1 电气设备热故障的影响电气设备热故障的影响2.1.1 绝缘性能降低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

19、 各级绝缘材料的耐热温度等级耐热温度相应的材料Y90木材、纸、棉花及其纺织品等A105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B130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H180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 机械强度下降机械强度下降当温度高达一定的允许值后，

20、金属材料的机械强度将显著下降，这是因为载流体长期处于高温状态，会使其慢性退火，亦可丧失其机械强度。当机械强度丧失后，会导致变形或破坏。为了保证导体可靠地工作，须使其发热温度不得超过一定的值，这个限值叫做最高允许温度。按照有关规定，导体的正常最高允许温度，一般不超过 70；短路最高允许温度可高于正常最高允许温度，对硬铝可取 200，硬铜可取 300。2.1.3 导体接触部分性能变坏导体接触部分性能变坏发热使导体接触面氧化并生成氧化薄膜，增加了接触电阻。氧化速度与触头表面温度有关，当发热温度超过某一临界温度时，这个过程就加速进行，接触部分的弹性元件会被退火，压力降低，接触电阻增加，恶性循环加剧，最

21、后会导致连接状态遭到破坏，严重时造成局部过热火灾。2.22.2 电气设备热故障的危害电气设备热故障的危害(1)温度升高使导体接触部分的接触电阻增大，最后烧坏接触面，影响正常运行。(2)将会恶化导电接触部分的连接状态、以致破坏电器的正常工作。(3)使绝缘材料的绝缘性能降低。(4)使金属材料的机械强度下降。2.32.3 电气设备热故障等级及判断电气设备热故障等级及判断根据过热部位的影响和危害性及其可能发展的破坏趋势可分为一般、严重和危险三个等级(表 3-1)。这三个等级的热缺陷所对应的温升范围和温度限值，内部热缺陷与外部热缺陷应有较大的差别。这是由直接测量设备外部发热源和间接通过热传导来测量内部发

22、热源的情况所决定的，因此温升限值不宜同等相比。相同的热缺陷等级，外部热缺陷的允许温升要比内部热缺陷间接测量的温升高得多。大学论文- 8 -表 3-1 热缺陷等级及处理措施缺陷等级 措施一般热缺陷 引起注意,加强检查, 寻机处理严重热缺陷 重点监视,安排处理危险热缺陷 立即汇报,停电处理电气设备正常工作时，由于电流和电压的作用,各种设备的发热表现为一种正常的温度分布图。一般在电流较大的部位，载流导体的连接部位的温度略高于其它部位，而且同类设备的发热规律一般都是一致的。当设备有缺陷或故障时，设备的某一部位的温度分布便会出现异常，温度明显升高。因此根据发热的情况及严重程度，可以判断故障的性质和严重程

23、度。判断一项外部热缺陷的严重程度，可依据两个方面判断一项外部热缺陷的严重程度：过热部位的最高温度值，过热部位与正常状况下的相对温度差比t0()/()hccttttt 式中:热部位最高温度ht常状况下的热稳态温度ct境温度0t根据数值判断故障的等级是直观的，根据相对温差比来判断故障的等级可以htt基本消除表面发热率、环境温度、测试距离和负荷状况的影响。设备不同、部位不同和所用材料不同，其最高工作温度限值和值均不同，参见表 3-2 和表 3-3t表 3-2 常见电气设备温度的测试标准序号设备名称测量部位最高容许温度1隔离开关母线接头处65接触处752电力熔断器机械结构处90大学论文- 9 -接线端

24、子753断路器机械结构处100接线端子754流电压互感器机械结构处 90接线端子 905油浸式变压器本体(油浸) 75接线端子 756干式变压器本体(绕组)由绝缘等级决定接线端子 757电力电容器本体 70硬铜线 70硬铜绞线90硬铝线 908母线接头处耐热铝合金线 150金属外壳 1109六氟化硫全封闭组合电器O 型密封圈和绝缘物 90表 3-3 一般电气设备最高容许标准序号一般热缺陷严重缺陷危险缺陷165% 温度 75%75% 温度100 %27 %温升35%25%温升50% 80%3t 值 0. 2 % 1%t 值大于 1 %实际负荷电流小于表量程的 60%4发热时用电设备的实际负荷等于

25、用电 设备测温时的实际负荷,小于 相邻及相间 温差 25 %大学论文- 10 -或小于正常用电负荷设备正常运行的负荷5相邻及相间温差 10 %大学论文- 11 -第三章第三章 电气设备热故障的预防与处理电气设备热故障的预防与处理3.13.1 电气设备热故障的预防电气设备热故障的预防3.1.1 加强巡视检查质量加强巡视检查质量巡回检查制度是及时发现电气设备过热的有效手段，不断提高和改进设备巡视、 检查的方法和质量，使巡回检查工作发挥更大的作用。各企业对巡回检查都制定了具体的方法，规定了正常的巡视路线和巡视次数。对于运行设备，运行值班人员要定期巡视连接头发热情况。有些连接点过热可通过观察来确定，比

26、如运行中过热的连接点会失去金属光泽，导体上连接点附近涂的色漆颜色加深等。值班人员必须按照规定的要求进行认真细致地检查，才能发现各种设备故障、设备隐患，做到及时发现及时处理，避免事故发生。除周期性的巡检外，还应该根据设备的特点及运行方式、负荷情况、自然条件的变化等进行巡查，例如北方下雪季节就是很好的观察设备过热的时候。3.1.2 加强检修质量加强检修质量(1)金具质量。变电所母线及设备线夹金具，根据需要选用优质产品，载流量及动热稳定性能，应符合设计要求。特别是设备线夹，应积极采用先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品，坚决杜绝伪劣产品入网运行。(2)防氧化。设备接头的接触表面要进行防氧化处理，应优

27、先采用电力复合脂(即导电膏)以代替传统常规的凡士林。(3)接触面处理。接头接触面可采用锉刀把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉，使接触面平整光洁，但应注意母线加工后的截面减少值：铜质不超过原截面的 3%，铝质不超过 5%。(4)紧固压力控制。部分检修人员在接头的连接上存有误区，认为连接螺栓拧的愈紧愈好，其实不然。因铝质母线弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大。因此进行螺栓紧固时，螺栓不能拧得过紧，以弹簧垫圈大学论文- 12 -压平即可，有条件时，用力矩板手进行紧固,以防压力过大。(5)工

28、艺程序。制定连接点安装的技术规范程序。根据造成连接点过热的不同类型，制定不同的工艺规程。安装时，严格按照规程进行。(6)检测措施。对于运行设备，运行值班人员要定期巡视连接头发热情况。有些连接点过热可通过观察来确定，比如运行中过热的连接点会失去金属光泽，导体上连接点附近涂的色漆颜色加深等。3.23.2 电气设备热故障的处理电气设备热故障的处理3.2.1 压紧力不恰当引起的发热的处理压紧力不恰当引起的发热的处理接触压紧力过大或过小都会引起接触电阻的增大而引起发热故障。接触压紧力过小，会使电接触面呈现出有的地方接触较好 有的地方没有接触上的微观接触现象，在客观上减小了有效接触面积。电流通过接触面时，

29、只经过实际接触点，电流线在接触点处发生剧烈收缩，产生所谓的“收缩电阻”引起发热；接触压力过大，会在平板连接的电接触面上形成以压紧螺栓为圆心的中间接触良好、四周外翘的实际接触情况，也在客观上减小了有效接触面积 压紧力越大越不会发热是在处理平面接触时很常见的认识误区。过大的压紧力会适得其反。不同材料的电接触面的压紧力在相关的安装规范中都有严格的要求，电接触面的压紧力要适度，以不至于引起接触面变形为准绳。恰当的接触压紧力可以使接触面的氧化膜被粉碎，增大实际接触面，减小电接触面的接触电阻和收缩电阻。3.2.2 导体相互连接的接触面不平整引起的发热的处理导体相互连接的接触面不平整引起的发热的处理施工质量

30、不高、多次拆卸与组装等原因都会形成电接触面的不平整。电接触面的不平整降低了有效接触面积，在电流经过时实际通流截面积变小，使得电流的收缩效应增加，收缩电阻增大而引起发热故障。此类故障属于设备的特定故障，一经处理好就不容易再次出现。因此，预防此类故障的首要措施是在设备安装时严把施工质量关。在施工时可用量具测量电接触面的平整度，力求尽量平整。从严格意义讲，任何接触面都不可能做得绝对平整。因此，新设备安装时，在电接触面上一般都要求“压花”即在接触面上用 30 t 或 50 t 的液压模具压上均匀的点阵，当紧固螺栓将两接触面大学论文- 13 -压接在一起时，在螺栓压紧力的作用下，这些点阵就呈犬牙交错状相

31、互咬合在一起从而增大了有效接触面积。这道工序在新安装设备时非常重要，对日后预防发热有很好的意义。在处理此类发热故障时有条件也可采用压花的方法。3.2.3 导体表面氧化、积灰引起的发热的处理导体表面氧化、积灰引起的发热的处理导体氧化的原因有两个：一是金属导体的自然氧化，二是不同材料的导体搭接时在过渡面上发生的电化学腐蚀。导体表面的金属氧化膜多属于半导体范围如氧化铝的电阻率为.mm2/m，已经接近于绝缘电阻。因此，电接触面的氧化是导致发热161 10的一个很重要的原因。对于接触面氧化的处理，可用砂子或锉刀将接触面的氧化层除掉，再在接触面上涂上防氧化的物质，如电力复合脂、中性凡士林或在铜接触面上挂锡

32、等。但是对镀银的表面一般不提倡采用此方法。原因是银的氧化膜具有很好的导电性能，若在处理氧化层时将电接触面的镀层磨掉，将得不偿失。再者，银的氧化层较软，在适当压紧力的作用下就会被压碎。这一点在处理表面时必须引起注意。积灰引起的发热处理方法是清理掉接触面的灰垢，加强接触面的防尘。积灰和氧化层引起的发热也具有一定的周期性，处理一次一般都能保证在一段时间内不再发热。因此，对在室外运行易积灰、易氧化的设备、定期进行接触面的处理不失为一种有效的预防发热的方法。值得注意的是，使用电力复合脂、中性凡士林等防氧化涂层将加快积灰的速度。在这一点上，防积灰和防氧化是一对矛盾，在具体的使用时应根据具体的运行情况进行取

33、舍。3.2.4 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对这类问题，能进行局部改造的可进行局部电接触方式改造后使用，不能改造的只有降低负荷使用或更换设备。这类问题一般出现在比较老式的设备中。我们在二者间增加了软铜辫固定连接，在不影响其性能的前提下解决了问题。对这类问题只有根据具体设备分析后制定相应的处理办法。大学论文- 14 -3.33.3 处理发热工作中应注意的问题处理发热工作中应注意的问题3.3.1 接触面接触电阻的测定接触面接触电阻的测定任何接触面都有允许的接触电阻值，所有发热都无一例外地由接触电阻的增大而引起。因此

34、，测定接触面的接触电阻是评价接触面的一个最好的量化指标。通过测量接触电阻能发现上述前 3 种原因引起的接触不良，很好地预防发热故障的发生。我们经过几年对所有接触面接触电阻的测试，处理了大量的接触不良问题。成功地降低了发热故障，使我厂电气发热故障由高峰年的 50 余次稳定地控制在 10 次左右。实践证明，接触电阻的测试是预防发热的一个行之有效的方法。接触电阻的测试应尽量使用大电流测量接触电阻。电接触面的接触电阻通常都很小，一般在微安级。在测量时，如果施加的电流太小，测量结果的误差会很大，可能出现测量结果的误判断因为小电流流过电接触面与实际运行时的大电流流过电接触面的情况并不完全一致。大电流流过电

35、接触面时，具有明显的收缩效应和集肤效应，从而使电接触面呈现出明显大于小电流时的电阻。因此，测量接触电阻应尽量模拟实际运行情况，在大电流下进行。目前市场上出现的输出电流为 100A 或 200A 的回路电阻测试仪很适用。3.3.2 接触质量的判断接触质量的判断正确分析判断接触电阻的测量结果在实际操作中往往是一件很困难的事。机械地以相关规程、设备的使用说明书上规定的回路电阻参数来判断，往往会增加很大的处理工作量，有时甚至无法达到要求个别设备虽然没有严格地达到说明书或规程的要求，但在实际运行时由于运行情况的千差万别却不一定发热。正确判断测试结果，可以运用横向和纵向比较法。在所有的发热故障中，同一部位

36、单相发热的次数很多，三相同时发热的次数极少，这就为横向比较法提供了很好的实践依据。由于设备同一部位三相的运行环境相近、运行负荷情况基本相同，相间同一部位的接触电阻就有了可比性。三相同一部位的接触电阻基本相近，可以作为接触电阻不能达到规程、说明书的要求时的一个有效可行的补充判据，这就是“横向比较法”同一部位接触电阻的历次测量结果不应有太大的差异 若某一次测定的接触电阻比前几次的测量值增大了很多，就说明该接触面的接触情况发生了劣化，应查明原因并处理，这就是纵向比较法。对接触质量的评价，不能单一靠接触电阻的大小来衡量，必须将接触电阻的测量大学论文- 15 -结果与其他检查结果结合起来综合分析。不能一

37、味地认为只要测得的接触电阻很小就一定不会出现发热故障，不能以接触电阻来衡量接触面的通流容量。一个电接触面，如果有几个点接触得非常好，且这几个点的截面积足以通过测试电流而不发生明显的收缩效应与集肤效应，则测得的接触电阻会很小。但是，这几个点显然不一定能承载运行时的负荷，在运行时仍有可能出现发热。只有接触面平整、接触电阻测量合格的接触面才能确保有足够的通流容量。实践证明，将接触电阻和平整度检查相结合是评价接触质量的有效方法。3.3.3 根据发热具有季节性的特点预防发热故障根据发热具有季节性的特点预防发热故障电气设备经历春夏秋冬的周期运行后，各个紧固面的螺栓和母线都要经历无数次热胀冷缩的交替变化。由

38、于螺栓与母线的热膨胀系数不一样，压紧弹簧的性能由于热疲劳而下降等原因，这种交替变化的最终结果将引起电气接触面的压紧力下降，从而导致发热故障的产生，这是发热故障具有强烈的季节性的一个主要原因；发热故障具有季节性的另一个原因是：任何发热和散热都是一个相对的过程，散热条件好，散热速度快，设备就不容易发热；反之，设备就容易发热。在环境温度较高的夏季或场所，电气设备的发热故障率明显高于环境温度较低的冬季或场所，预防发热我们采取的办法一是改善电气设备的散热条件，如在封闭的电缆隧道里装设轴流风机加强对流散热、在高温季节尽可能多开启高压室的房门，对个别容易发热的重要设备安装空调器等办法。二是在高温季节来临前对

39、容易发热的大电流开路进行有针对性的定期检修、检修时可以采用如前所述的用大电流测接触电阻、塞尺检查接触面的平整度、三相同部位接触电阻横向比较、纵向比较等办法检测接触情况，并采取相应的处理措施。加强通风和进行定期检修都是预防发热行之有效的方法。大学论文- 16 -第四章第四章 电气设备热故障的红外线诊断技术电气设备热故障的红外线诊断技术红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近 20 年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法,

40、红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列，并备有各种选件和计算机软件，每一系列中又有各种型号及规格。在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。电力系统的电气设备，在运行中会因为故障而引起其表面及内部的温度状态发生异常。因此，通过监视电气设备的这种温度状态变化，可以对设备的故障情况作出判断。现在电力系统采用的红外线诊断技术就是根据这个原理发展起来的。与传统的预防性试验和离线诊断相比，具有不接触，不停电不解体，可实现大面积快速扫描成像且状态显示快捷、灵敏、形象、直观等特点，成为电气安全检测的一种

41、重要手段。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(预防试验是 50 年代引进前苏联的标准)提高到预知状态检修，这也是现代电力企业发展的方向。特别是现在大机组、超高电压的发展,对电力系统的可靠运行，关系到电网的稳定，提出了越来越高的要求。随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善，利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体，又具有准确、快速、直观等特点,实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障。4.14.1 红外线技术的特点红外线技术的特点红外诊断技术以其在线、灵敏、安全、准确的特点，已发展成为电力系统重要的绝缘诊断技术，通过红外

42、诊断技术对故障进行定位，给检修工作带来很大方便。采用红外成像检测技术可以对正在运行的设备进行非接触检测，拍摄其温度场的分布、测量任何部位的温度值,据此对各种外部及内部故障进行诊断，具有实时、遥测、直观和定量测温等优点,用来检测发电厂、变电所和输电线路的运转设备和带电设备非常方便、有效。利用热像仪检测在线电气设备的方法是红外温度记录法。红外温度记录法是工业上用来无损探测，检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术。与传统大学论文- 17 -的测温方式(如热电偶、不同熔点的蜡片等放置在被测物表面或体内)相比，热像仪可在一定距离内实时、定量、在线检测发热点的温度，通过扫描，还可以绘出设备在运行中的温度

43、梯度热像图，而且灵敏度高,不受电磁场干扰，便于现场使用。它可以在-202000的宽量程内以 0.05的高分辨率检测电气设备的热致故障，揭示出如导线接头或线夹发热，以及电气设备中的局部过热点等等。红外检测技术是一种在线监测（不停电）式高科技检测技术，集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线（红外辐射）将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。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(预防试验是 20 世纪 50 年代引进前苏联的标准)提高到预知状态检修，这也是现代电力

44、企业发展的方向。随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善，利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不触体，又具有准确、快速、直观等特点，实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障。它备受国内外电力行业的重视，并得到快速发展。红外检测技术的应用，对提高电气设备的可靠性与有效性，提高运行经济效益，降低维修成本都有很重要的意义，是目前在预知检修领域中一种很好的手段。利用红外热像技术检测在线电气设备的方法是红外温度记录法。红外温度记录法是工业上用来无损探测，检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术。与传统的测温方式(如热电偶、不同熔点的蜡片等旋绕在被测物表面或体内)相比，热像仪可在一定距离内实

45、时、定量、在线检测发热点的温度，通过扫描，还可以绘出设备在运行中的温度梯度热像图，而且灵敏度高，不受电磁场干扰，便于现场使用。它可以在-202000的宽量程内以 0.05的高分辨率检测电气设备的热故障，揭示出如导线接头或线夹发热，以及电气设备中的局部过热点等等。运用适当的红外仪器检测电气设备运行中发射的红外辐射能量，可以获得电气设备表面的温度分布状态及其包含的设备运行状态信息，分析处理红外监测到的上述设备运行状态信息，能够对设备中潜伏的故障或事故隐患属性、具体位置和严重程度做出定量的判断。目前，红外的故障诊断方法主要有表面温度判断法、同类比较法、热谱图分析法、档案分析法等。大学论文- 18 -

46、总之，红外检测技术的应用，对提高电气设备的可靠性与有效性，提高运行经济效益，降低维修成本都有很重要的意义，是目前在预防性检修领域中一很好的手段。但是为了降低电气设备热故障发生的概率，除了技术手段以外，严格规范的设备巡检和检修工作措施也是必须的。4.24.2 红外线技术对故障的诊断红外线技术对故障的诊断4.2.1 外部热故障的判断外部热故障的判断电力系统运行中，载流导体会因为电流效应产生电阻损耗，而在电能输送的整个回路上存在数量繁多的连接件、接头或触头。在理想情况下，输电回路中的各种连接件、接头或触头接触电阻低于相连导体部分的电阻，那么，连接部位的损耗发热不会高于相邻载流导体的发热。然而一旦某些

47、连接件、接头或触头因连接不良，造成接触电阻增大，该部位就会有更多的电阻损耗和更高的温升，从而造成局部过热。此类通常属外部故障。外部故障的特点是局部温升高，易用红外热像仪发现，如不能及时处理，情况恶化快，易形成事故，造成损失。外部故障占故障比例较大。外部热故障的致热部位是裸露的，可用热像仪直接测温，且测量值与实际的温度值差别不大，一般可根据测得的温度值或温升值，按照高压开关设备和控制设备共同技术要求（GB/T11022-1999）规定的温度和温升极限，以及带电设备红外诊断技术应用导则（DL/T664-1999）中的相对温差判断法来判断缺陷的严重程度。当温度值或温升值接近或稍微超过GB/T1102

48、2- 1999 标准的规定值时，如此时设备的负荷还较轻，但在还有可能出现更高的负荷的情形下，应定为“重大”或“紧急”缺陷，同时采取相应的措施。如已接近满负荷，则可以暂时考虑降低负荷，使温度值符合规定，不一定要立即停电，但必须加强监测，在短期内消除缺陷。当温度值已大大超过规定时，必须立即停电处理。由于大多数设备通常都是在较低负荷下运行，大量设备接头在通过小负荷电流时其温度或温升并没有达到或超过GB/T11022-1999 标准的规定，出现“高温过热”的现象并不是很多，较多的是出现“低温过热” ，同时三相设备对应点之间的温差值较大，此时用GB/T11022-1999 标准规定的温度或温升来判断设备

49、的缺陷具有很大的局限性。对此类缺陷一定要按DL/T664-1999 导则的有关规定进行准确测温，记录此时设备的实际负荷电流，根据相对温差判断法中提供的相对温差判据大学论文- 19 -来判断缺陷的性质。但要注意，当发热点的温升值小于 10K 时，不宜按这个规定确定缺陷的性质，因为这时各种测量误差的综合值可能已超过标准本身的数值，易引起漏判或误判。4.2.2 内部热故障的判断内部热故障的判断所谓电气设备的内部故障，主要是指封闭在固体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。由于这类故障出现在电气设备的内部，因此反映的设备外表的温升很小，通常只有几 k。检测这种故障对检测设备的

50、灵敏度要求较高。内部故障的特点是故障比例小、温升小、危害大，对红外检测设备要求高。内部热故障也可用热像仪测温，但由于其致热部位被封闭，小部分热量可能通过导体传递到外部，大部分要通过空气、油、SF6 或绝缘纸等介质，再通过金属箱体或瓷套传到其表面，其测量值与实际的温度值差别一般较大。由于设备本身结构和致热因素比外部热故障要复杂些，对此类故障的判断分析也显得困难些。应根据DL/T664-1999 导则中的同类比较法和热谱图比较法来判断，不宜按GB/T11022-1999 标准规定的温度和温升限值或DL/T664-1999 导则中的相对温差判断法来判断。如对于 110kV 及以上变压器高压充油套管的

51、发热问题，致热部位有外部接头处、将军帽内部导电杆与螺母的连接处、导电杆与过渡引线的连接处、过渡引线与线圈的连接处等，判断时应首先确认是内部还是外部发热，如是内部发热，根据套管的热谱图，仔细分析致热部位是在将军帽内还是套管下部引线。一般内、外部接头的高温过热都会影响到套管表面温度的变化，通过热谱图分析是可以确认致热源的。只要确认是内部缺陷，必须尽快停电检查处理。充油或充 SF6 的电流互感器、套管接头的异常发热，特别是高温过热，可能造成的后果是：一方面会导致密封的破坏，出现漏油、漏气，甚至进水受潮，危及主绝缘的安全；另一方面会导致电流互感器和套管等的内部压力增大，严重时出现爆炸。因此，对缺陷的定

52、性要从严要求。总之，红外检测技术的应用，对提高电气设备的可靠性与有效性，提高运行经济效益，降低维修成本都有很重要的意义，是目前在预防性检修领域中一种很好的手段。但是为了降低电气设备热故障发生的概率，除了技术手段以外，严格规范的设备巡检和检修工作措施也是必须的。大学论文- 20 -4.34.3 红外线技术的适用范围红外线技术的适用范围4.3.1 高压电气设备内部导流回路故障的诊断高压电气设备内部导流回路故障的诊断许多高压电气设备的内部导流回路因连接不良，接触电阻增大而出现过热。当改变负荷电流时，其发热功率和表面红外热像也随之改变。所以，通过红外热像，就可以分辨设备内部导流回路的连接故障这类故障又

53、可称为电流致热型故障。4.3.2 高压电气设备内部绝缘故障的诊断高压电气设备内部绝缘故障的诊断许多高压电气设备的内部绝缘由于密封不良，进水受潮，或者因绝缘介质老化导致电气绝缘性能下降，甚至会出现局部放电或击穿此类故障的发热功率与运行电压有关，而与负荷电流大小无关。绝缘故障的外部特征，往往是表现为温度上高下低的热场分布。据此，可判定为设备出现相应的绝缘故障。这类故障又可称为电压致热型故障。4.3.3 其他故障诊断其他故障诊断在电力系统中，故障现象除以上两种主要故障外，还有以下几种可以通过红外热成像诊断出：铁磁损耗或涡流故障的诊断；电压分布异常和泄漏电流增大故障的诊断；油浸电气设备缺油故障的诊断；

54、电力带电作业、安全工器具内部缺陷和金属导体接件的诊断；火电厂锅炉运行状态诊断；热力系统破损及漏热诊断等等。大学论文- 21 -第五章第五章 案例分析案例分析孝感变电工区采用红外监测技术坚持按照湖北省关于红外线测温的规定，每季度对所辖 9 座变电站进行一次红外线测温，发现了大量的设备外部热故障。介绍两例设备热故障的判断。案例 1: 2005 年 5 月 13 日，马口站运行人员巡视发现马 2 号主变 110kV 出口避雷器 V 相计数器显示的避雷器内部泄漏电流达到 1.1mA，接近报警值，与其他两相0.3mA 的正常值相差较大，且比前次巡视记录的值突增好几倍，设备可能存在异常，23:55 分，试

55、验人员对 110kV 避雷器先进行红外测温，试验数据见表 4-18表 4-1 马二号主变 110kv 出口避雷器红外测温数据项目 U 相整体 V 相上节 V 相下节 W 相整体测试温度 / 21. 30 22. 00 23. 10 21. 30 0.7 2.10实际温升 /K 0. 3 0. 3V 相上下节间温差: 1. 1相间温差 /K 1. 8温度 / 21湿度 /% 60天气 阴根据行业标准带电设备红外诊断技术应用导则 (DL /T6642 1999) 6.7.3 部分，见下表 4-28表 4-2 金属氧化物避雷器允许的相间温差及最大工作温升参考值电压等级 正常热像 正常热像 允许温升

56、相间温差 /kV 特征 特征 /K /K110 整体有轻微发热, 整体或局部 1. 0 或 0. 5 热场分布基本均匀 有明显发热 1. 5大学论文- 22 - 分析试验数据可知，V 相上下节避雷器之间温差达到 1.8，大大超过标准的相间温差 0.5K，与环境比较的实际温升为 2.10K，超过了允许温升 1.5K 的标准。随后对避雷器进行了在线监测。通过避雷器在线监测试验数据可以得出结论：V 相避雷器全电流峰值 Ixp=1.187mA 与计数器显示的避雷器内部泄漏电流值 1.1mA 一致。 电力设备预防性试验规程(DL /5962 1996)规定：当阻性电流增长 2 倍后必须停电试验，而 V

57、相避雷器阻性电流 0.737mA 较上次的 0.031mA 上升 20 倍，说明避雷器内部存在严重缺陷，必须立即停电。设备停电后对避雷器进行试验，试验数据见表 4-38表 4-3 马 2 号主变 110kv 出路避雷器停电预防数据绝缘电阻 /M试验部位 U1mA /K V I/75% U1mA /A耐压前 耐压后V 相上节 500 300 16.9 685.7V 相下节 7000 7000 77.7 21.0标准 2500 74 50以上数据可确定，V 相直流升压到 16.9kV 时电流已达 685.7A，说明避雷器上节存在严重故障，需立即更换。将更换下来的 V 相上节避雷器解体检查时发现其已严重受潮，内壁有细小水珠形成，这再次证明了判断是正确地。仔细分析试验数据发现，根据停电预试数据判断是 V 相上节避雷器损坏，而红外线测温中却是 V 相下节避雷器温度高，这两个结果看起来很矛盾。我们可以从避雷器绝缘电阻试验数据看出，V 相上节避雷器绝缘只有 500M，原来由两节避雷器承担的相电压现在全部由下节承担，造成下节避雷器温度过高。因此，得出一个结论:当由双节避雷器组成的避雷器组单只发生故障时，红外热图像会造