摘要：电气设备是对发电系统中各个发电、配电、电力调度设备的总称，它包括：电力线路、发电机、断路器、变压器等设备。低压电气设备指电气设备中380V电压以下的设备。低压电气设备被广泛的用于发电厂的发电运转、电力调度等工作中，对发电厂的运行具有重要意义。
关键词：低压电气设备；热故障原因；对策
低压电气设备在使用中会产生大量的热量，如果设备不能及时散热就会引发故障，导致设备无法正常运行，影响设备供电。本文对低压电气设备中的常见热故障类型、成因进行了分析，提出了热故障防止和处理策略。
一、低压电气设备热故障原因
1.1内部致热。低压电气设备工作时，由于电流通过导体和线圈产生电阻损耗以及导体内部电子的流动而产生热量。对于交流而言，由于交变磁场的作用，在铁磁体内产生涡流和磁滞损耗，在绝缘体内产生介质损耗。这些损耗几乎全部转换成热能，一部分热能直接使电气设备本体温度升高，而另一部分热能则散失在周围的介质中。这些电能的损耗主要包括以下几种：
（1）介质损耗，绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。根据形成的机理可分为弛豫损耗、共振损耗和电导损耗，这种发热称为电压效应引起的发热，发热功率主要取决于电压的高低；
（2）电阻损耗，电流通过导体时，在导体电阻作用下因产生的能量损耗。这种发热称为电流效应引起的发热，发热功率取决于电流的大小，与电流的平方成正比；
（3）铁损是因铁心的磁滞、涡流现象而产生的电能损耗，包括磁性材料的磁滞损耗和涡流损耗以及剩余损耗，这种发热称为电磁效应引起的发热。
内部热故障主要发生在导电回路和绝缘介质上，其内部发热机理因设备内部结构和运行状态的不同而异，一般可概括为：电压分布不均匀，导体连接或接触不良、介质损耗增大或泄漏电流过大、因绝缘老化、缺油、受潮等产生局部放电、磁回路不正常等。
1.2外部致热。外部致热有些是因为表面污秽或机械力作用造成外绝缘性能下降，其发热功率取决于外绝缘的泄漏电流与绝缘电阻；而大多数是因电气接头长期暴露在大气中，金属导体表面受电化学腐蚀及因热胀冷缩接触面压力减小使导体连接部位接触不良，如电气线路触点、接头部分螺丝松动、触点烧坏等形成较大的接触电阻，其发热功率取决于通过的电流与接触电阻的大小。
2低压电气设备热故障分析
低压电气设备运行时，不管是内部致热还是外部致热，都是不可避免的。电气设备在正常工作时有一个相对较为稳定的温升值，虽然在设备设计和制造过程中已经考虑设备运行时温度升高的因素，但设备在使用过程中，由于受到各种不利因素的影响，如在高电压、大电流、气温变化、空气污染等环境中，温度会不断增加，设备的内部或外部某些薄弱部位往往会出现异常的温度分布或异常的发热现象，轻者会影响设备的某些性能，重者烧毁设备，情况严重时会发生短路爆炸等严重后果。一般情况下，电气设备从发热到出现故障大致可分为以下三个阶段。
2.1温度变化阶段
由于低压电气设备长时间连续工作，电气设备接线头、触点等部位温度会不断上升，这一过程持续时间往往会比较长，且无明显表面特征，不易发现。
2.2温度快速上升阶段
当低压电气设备的运行温度超过了允许温度值时，金属导体间的氧化现象会进一步加剧，温度会急剧增加，并在不同材料中表现出一些特定的发热特征，如绝缘材料会发黄或发黑，金属表面发白或变黑，此时，绝缘电阻会下降，会出现异味甚至冒烟等明显的发热特征。
2.3故障阶段
当低压电气设备温度上升到一定值时，就会引起电气设备的某些性能降低，设备工作出现异常，甚至烧毁等严重后果。
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二、电压电气设备热故障分析
电气设备发生热故障主要是操作不当造成的。由于没有做好设备养护工作，小毛病不能及时处理而引发了大事故。通过对比分析，笔者将电气设备热故障分为以下三个阶段：
2.1温度波动阶段
电气设备几乎自带散热系统，在热故障发生之前，电气设备会有一个温度波动阶段。在这一阶段中，散热设备与发热点分庭抗礼，电气热备连接处、触点、接触面不断散发热量，直至散热设备无法抵挡。这一阶段的非正常发热很难被发现。
2.2温度迅速上升阶段
当电气设备无法自动驱散自身热量时，发热点持续发热，设备运行温度就不断上升，发热点及其附近的线路、绝缘材质等会出现轻微的灼烧、熔化现象，并且散发出烧焦的气味，此时细心观察是能够发现异常发热的。
2.3设备故障阶段
温度迅速上升，发热点附近的设备会持续灼烧、熔化，电气的某种功能就会发生故障，由此引发大面积的设备故障。
三、低压电气设备热故障处理对策
3.1原材料的选用
优质的原材料绝热性能、防腐蚀与防灼烧作用更加明显。选择优质的原材料虽然不能够防止电气设备发热，但是它的热传导作用比较弱，能够有效的减少热量传递和热量聚集，同时可以避免被蒸汽等快速氧化、腐蚀。原材料的选择主要指电气设备连接材料选择、内部零件选择。下文将对原材料选择的具体细节进行讲解。
（1）连接材料与内部零件的选择。根据电气设备的运行需求和常见热故障原理，我们可以选择耐热性、抗腐蚀、活性低的材质。例如火线与母线，通过计算其电流量、电阻值与运输负载，选择相应的口径，保障其能够满足电力输送需求，并要求其能够抵挡高温的灼烧和蒸汽的腐蚀。设计安装人员应该对设备材质的物力性质和化学性质有一个全面的了解，避免使用相互发生氧化、腐蚀作用的材质，选择材质尤其要注意辨别被加工翻新过的老化材料。
（2）接触面材质磨平。上文提到了电气设备接触面接触不严密导致接触面腐蚀引发热故障问题，针对这一情况，我们除了要选择优质的接触面衔接材料以外，还要将接触面的材质磨平，使其能够严丝密缝的连接到一起，降低零件之间的电阻值，减少热量产生。
3.2提升电气设备养护力度
电气设备在长期的使用过程中，不可避免的会出现故障。要解决这一问题只有加强电气设备巡查力度。认真仔细的检查运行中的设备，及时的清理解决设备故障才能够降低电气设备热故障事故。提升电气设备养护力度首先需要电厂管理者拿出一个切实可行的设备养护方案，明确设备养护重点，制定巡检时间、巡检频率、巡检信息记录等养护细节的实施策略，给养护人员提供一个工作参考；然后通过巡检人员反馈的设备问题，调整设备养护工作，做好热故障事故应急预案，加强安全防护措施；最后还要做好气候检测与电气供应检测工作，降低外部条件对低压电气设备的影响。
3.3培养专业的维修技术人员
低压设备热故障发生以后需要专业的人员进行处理，及时的排除故障，快速帮助设备恢复正常运行。要想维修效果好、维修效率高，电厂就必须加大技术人员的培训力度，可以通过建立“校企合作”的方式，让学校将专业人员直接输送到企业中，同时也可以把在职员工送到学校深造学习。
3.4加强设备监督
建立一个数字化的实时监控系统，监督电气设备的运行，同时安装低压电气设备热故障报警系统，在设备发生热故障的时候及时的切断设备电源并发出警报。建立一套完整的监督报警系统不仅仅方便工作人员及时了解和排除故障，还能够降低人工巡检的压力。
总结
低压电气设备已经成为电力供应中不可缺少的系统，低压电气设备能否正常运作关系到整个甚至整片机械设备的安全运转。处理好低压电气热备的热故障，保证电气设备正常运行是电气工程师不容辞的责任。
参考文献：
[1] 蓝雄光.低压电气设备热故障分析及对策[J].科技资讯，2012-02-23.
论文作者:孙宝毅
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/3
标签：电气设备论文; 设备论文; 低压论文; 故障论文; 温度论文; 接触面论文; 电流论文; 《基层建设》2017年第21期论文;