電氣一次設備連接部位過熱檢修工藝探討

肖紅巖 吳瑞華 嚴榮池

【摘要】一次設備連接部位過熱是電氣設備運行中的頻發缺陷，嚴重影響到設備的安全運行和正常發電生產。本文通過對過熱處理檢修工藝的改進和實踐，較好地解決了各種過熱問題。

【關鍵詞】一次設備；連接部位；過熱 ；檢修；工藝

一次設備連接部位過熱是電氣運行中的頻發缺陷，嚴重影響到設備安全運行和正常發電生產。某電廠近年來在日常巡檢中多次用紅外線測溫儀和紅外線熱成像儀觀察，發現電氣設備連接部位過熱頻發，溫度最高時達到160℃左右，嚴重超標。在2013年春季220KV開關站大停電檢修隔離刀閘工作中，發現觸頭內拉緊彈簧過熱失去彈性，造成觸頭內接觸不良。經過分析研究，結合科學嚴謹的檢修工藝進行施工處理，處理了各處發生的過熱缺陷，取得了較好的效果，恢復了聯結部位的正常工作。

1. 聯結方法

1.1用螺絲聯結

1號發電機至7號發電機出口軟連接、中性點運用的是螺栓聯結法。

1.2用動靜觸頭聯結

110KV、220KV開關站隔離刀閘運用的是動靜觸頭聯結法。需要考慮發熱對機械強度的影響，鍍銀溫度控制在120度以內。

1.3聯結部件材料分類及允許溫度值

根據設備類型分類，常用的金屬導體有裸銅、裸鋁、鍍錫、鍍銀、鋼等。我廠一次設備聯結部位主要使用的是鍍錫、鍍銀材料。螺絲聯結鍍錫在空氣中允許溫度值為90℃，鍍銀在空氣中允許溫度值為105℃

2. 過熱原因分析

2.1基礎分析

常用的金屬導體有銅、鋁、錫、銀、鋼等，由于任何金屬導體都有一定的電阻，其電阻與其本身的電阻率和平均溫度系數有關，且有相應的熔點。對于電氣接頭類的純電阻設備來說，當電氣接頭的接觸電阻由于某種因素如接觸表面狀況不良、氧化程度嚴重、接觸壓力較小、有效接觸面積減小而增大時，或電流增大時，其發熱量（溫度）將相應增大，電阻的由于熱效應而相應增大；電阻增大又使溫度增加，如此惡性循環，將使接觸面的溫度升高超過其熔點而熔化，從而會使接頭溫度超過熔點溫度而熔化；當系統發生短路時，隨著短路電流的急劇增加，接頭因超溫最容易發生熔化或熔斷，同時會擴大為火災事故和絕緣破壞事故。

2.2過熱機理分析

電氣設備在工作的時候，由于電流、電壓的作用，產生電阻損耗發熱、介質損耗發熱、鐵損發熱等3種熱源。 接頭過熱是由于長期暴露在大氣中的各種電氣裸接頭因接觸不良而引起的過熱故障。運行中高壓電氣設備接頭過熱按其機理可分為三個階段：

（1）過熱起始階段，溫升30～220K，由于雨水蒸發、雪、霜的影響，通過觀察試溫蠟片可發現接頭過熱；

（2）過熱變形階段，溫升220～420K（鋁）560K（銅），可明顯看到設備接頭過熱后變色、變形，有燒灼異味，并發生固態裂變，強度、韌性、耐磨蝕性退化、脆化而造成裂紋等缺陷；

（3）電弧燒熔階段，溫升660K（鋁）、1083K（銅），設備接頭由固態變為液態，在電弧作用下直至更高的溫度，可明顯看到設備接頭的熔化弧光。

3. 工藝選材過熱分析

3.1接頭連接安裝工藝不當

連接安裝過程中，錯誤使用砂紙打磨接頭接觸表面時，將會有一定數量的玻璃屑及砂粒嵌入金屬接頭接觸表面內，導致有效接觸面積減少接觸電阻增大而發熱。

3.2緊固螺栓壓力不當

部分檢修人員在設備接頭的連接上存有誤解，認為連接螺栓擰得愈緊愈好，其實不然。因鋁質材料彈性系數小，當螺母的壓力達到某個臨界壓力值時，再繼續增加不當的壓力，將會造成接觸面部分變形隆起，反而使接觸面積減少，接觸電阻增大。

3.3不同金屬的膨脹效應引起

鋼制螺栓的金屬膨脹系數要比銅質、鋁質材料小得多，尤其是螺栓型設備接頭，在運行中隨著負荷電流及溫度的變化，其鋁或銅與鐵的膨脹和收縮程度將有差異而產生蠕變。所謂蠕變就是金屬在應力的作用下緩慢的塑性變形，蠕變的過程還與接頭處的溫度有很大的關系。當負荷電流減少溫度降低回到原來接觸位置時，由于接觸面氧化膜的覆蓋，不可能是原安裝時金屬間的直接接觸。每次溫度變化的循環所增加的接觸電阻，將會使下一次循環的熱量增加，所增加的較高溫度又使接頭的工作狀況進一步變壞，因而形成惡性循環。

3.4不同材質接頭接觸表面的微電池腐蝕效應

據有關試驗文獻資料表明，銅的標準電勢為+0.34V，鋁的標準電勢為-1.28V，銅鋁之間的電勢差為+1.62V。由于兩極直接接觸，便會有微弱的電流流動，在電解液的作用下，使接觸表面逐漸腐蝕，引起接觸電阻增大而發熱。

4. 過熱消除對策

4.1做好防止電氣設備過熱的點檢工作

在點檢工作中增加檢查導體接觸面的點的項目和標準，在點檢中用紅外線測溫儀進行檢測，或檢查試溫蠟片是否融化，若發現觸頭溫度超過規定溫度或試溫蠟片融化時，應跟蹤監視，并安排維修工作。

4.2對于戶外的高壓電氣設備，在冬季下雪后觀察接頭處的積雪是否融化，也可判斷出接頭是否過熱，若有過熱點，可在停電后解開接頭進行處理。

4.3在定期檢修工作中，應對所有的開關、隔離開關觸頭進行接觸電阻試驗，對接觸電阻（直阻）超過標準的和接頭溫度超過規定溫度的都必須進行分解檢修，處理后測量其接觸電阻是否合格，不合格時繼續處理，220KV開關站刀閘的接觸電阻145微歐，11萬開關站刀閘的接觸電阻120微歐。

4.4每年利用熱像儀對電氣設備進行一次測試，重點開關、刀閘進行檢測，發現異常及時進行處理。

4.5檢測措施

對于運行設備，每星期要定期巡視連接頭發熱情況。有些連接點過熱可通過觀察來確定，比如運行中過熱的連接點會失去金屬光澤，導體上連接點附近涂的色漆顏色加深等。

4.6金具質量

變電所母線及設備線夾金具，根據需要選用優質產品，載流量及動熱穩定性能，應符合設計要求。特別是設備線夾，應積極采用先進的銅、鋁擴散焊工藝的銅鋁過渡產品，堅決杜絕偽劣產品入網運行。

5. 過熱檢修工藝流程

將過熱連接部位拆解檢查接觸面，認真分析造成連接部位過熱的原因，根據分析結論確定采取不同的檢修方法。

5.1如因接觸面表面氧化嚴重形成較厚氧化膜的， 用除油劑除去接頭接觸面表面的油污，再用鋼絲刷除去表面的氧化膜，最后再用可賽新1755高效清洗劑把接觸面清理干凈，在接觸面涂0.05～0.1mm厚的DC型導電膏，并輕輕抹平，以剛能覆蓋接觸面為宜，方可進行接頭的聯接。

5.2如因連接部位接觸表面狀況不良，接觸電阻過大造成接觸面不平整、有毛刺等原因造成的發熱，接頭接觸面可采用銼刀把接頭接觸面嚴重不平的地方和毛刺銼掉，使接觸面平整光潔，但應注意加工后的截面減少值：銅質不超過原截面的3%，鋁質不超過5%。 用導電膏涂抹接觸面 。涂抹導電膏的作用一是有效防止接觸部分表面氧化，二是有效修補平整接觸面上可能存在著的細微不光潔平整之處，提高連接部位的接觸面積

5.3如因連接部位緊固螺栓壓力不當造成的過熱。在以往檢修中，部分檢修人員在接頭的連接上存有誤區，認為連接螺栓擰的愈緊愈好，結果適得其反。當螺母的壓力達到某個臨界壓力值時，若材料的強度差，再繼續增加不當的壓力，將會造成接觸面部分變形隆起，反而使接觸面積減少，接觸電阻增大。因此進行螺栓緊固時，螺栓不能擰得過緊，以彈簧墊圈壓平即可，過緊過松都達不到要求，施工時要注意這一點。有條件時，應用力矩板手進行緊固，以防施加壓力大小造成的過熱。

6. 結論

通過對一次設備過熱缺陷處理過程的工藝改進和探索實踐，較好地解決了一次設備聯結部位的過熱問題，為今后類似的缺陷處理提供了良好的借鑒。