電氣一次設(shè)備連接部位過(guò)熱檢修工藝探討

肖紅巖 吳瑞華 嚴(yán)榮池

【摘要】一次設(shè)備連接部位過(guò)熱是電氣設(shè)備運(yùn)行中的頻發(fā)缺陷，嚴(yán)重影響到設(shè)備的安全運(yùn)行和正常發(fā)電生產(chǎn)。本文通過(guò)對(duì)過(guò)熱處理檢修工藝的改進(jìn)和實(shí)踐，較好地解決了各種過(guò)熱問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】一次設(shè)備；連接部位；過(guò)熱 ；檢修；工藝

一次設(shè)備連接部位過(guò)熱是電氣運(yùn)行中的頻發(fā)缺陷，嚴(yán)重影響到設(shè)備安全運(yùn)行和正常發(fā)電生產(chǎn)。某電廠近年來(lái)在日常巡檢中多次用紅外線測(cè)溫儀和紅外線熱成像儀觀察，發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備連接部位過(guò)熱頻發(fā)，溫度最高時(shí)達(dá)到160℃左右，嚴(yán)重超標(biāo)。在2013年春季220KV開(kāi)關(guān)站大停電檢修隔離刀閘工作中，發(fā)現(xiàn)觸頭內(nèi)拉緊彈簧過(guò)熱失去彈性，造成觸頭內(nèi)接觸不良。經(jīng)過(guò)分析研究，結(jié)合科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋z修工藝進(jìn)行施工處理，處理了各處發(fā)生的過(guò)熱缺陷，取得了較好的效果，恢復(fù)了聯(lián)結(jié)部位的正常工作。

1. 聯(lián)結(jié)方法

1.1用螺絲聯(lián)結(jié)

1號(hào)發(fā)電機(jī)至7號(hào)發(fā)電機(jī)出口軟連接、中性點(diǎn)運(yùn)用的是螺栓聯(lián)結(jié)法。

1.2用動(dòng)靜觸頭聯(lián)結(jié)

110KV、220KV開(kāi)關(guān)站隔離刀閘運(yùn)用的是動(dòng)靜觸頭聯(lián)結(jié)法。需要考慮發(fā)熱對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的影響，鍍銀溫度控制在120度以內(nèi)。

1.3聯(lián)結(jié)部件材料分類及允許溫度值

根據(jù)設(shè)備類型分類，常用的金屬導(dǎo)體有裸銅、裸鋁、鍍錫、鍍銀、鋼等。我廠一次設(shè)備聯(lián)結(jié)部位主要使用的是鍍錫、鍍銀材料。螺絲聯(lián)結(jié)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(guò)熱原因分析

2.1基礎(chǔ)分析

常用的金屬導(dǎo)體有銅、鋁、錫、銀、鋼等，由于任何金屬導(dǎo)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(shù)有關(guān)，且有相應(yīng)的熔點(diǎn)。對(duì)于電氣接頭類的純電阻設(shè)備來(lái)說(shuō)，當(dāng)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(yán)重、接觸壓力較小、有效接觸面積減小而增大時(shí)，或電流增大時(shí)，其發(fā)熱量（溫度）將相應(yīng)增大，電阻的由于熱效應(yīng)而相應(yīng)增大；電阻增大又使溫度增加，如此惡性循環(huán)，將使接觸面的溫度升高超過(guò)其熔點(diǎn)而熔化，從而會(huì)使接頭溫度超過(guò)熔點(diǎn)溫度而熔化；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，隨著短路電流的急劇增加，接頭因超溫最容易發(fā)生熔化或熔斷，同時(shí)會(huì)擴(kuò)大為火災(zāi)事故和絕緣破壞事故。

2.2過(guò)熱機(jī)理分析

電氣設(shè)備在工作的時(shí)候，由于電流、電壓的作用，產(chǎn)生電阻損耗發(fā)熱、介質(zhì)損耗發(fā)熱、鐵損發(fā)熱等3種熱源。 接頭過(guò)熱是由于長(zhǎng)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(guò)熱故障。運(yùn)行中高壓電氣設(shè)備接頭過(guò)熱按其機(jī)理可分為三個(gè)階段：

（1）過(guò)熱起始階段，溫升30～220K，由于雨水蒸發(fā)、雪、霜的影響，通過(guò)觀察試溫蠟片可發(fā)現(xiàn)接頭過(guò)熱；

（2）過(guò)熱變形階段，溫升220～420K（鋁）560K（銅），可明顯看到設(shè)備接頭過(guò)熱后變色、變形，有燒灼異味，并發(fā)生固態(tài)裂變，強(qiáng)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(shè)備接頭由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，在電弧作用下直至更高的溫度，可明顯看到設(shè)備接頭的熔化弧光。

3. 工藝選材過(guò)熱分析

3.1接頭連接安裝工藝不當(dāng)

連接安裝過(guò)程中，錯(cuò)誤使用砂紙打磨接頭接觸表面時(shí)，將會(huì)有一定數(shù)量的玻璃屑及砂粒嵌入金屬接頭接觸表面內(nèi)，導(dǎo)致有效接觸面積減少接觸電阻增大而發(fā)熱。

3.2緊固螺栓壓力不當(dāng)

部分檢修人員在設(shè)備接頭的連接上存有誤解，認(rèn)為連接螺栓擰得愈緊愈好，其實(shí)不然。因鋁質(zhì)材料彈性系數(shù)小，當(dāng)螺母的壓力達(dá)到某個(gè)臨界壓力值時(shí)，再繼續(xù)增加不當(dāng)?shù)膲毫?，將?huì)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(yīng)引起

鋼制螺栓的金屬膨脹系數(shù)要比銅質(zhì)、鋁質(zhì)材料小得多，尤其是螺栓型設(shè)備接頭，在運(yùn)行中隨著負(fù)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(chǎn)生蠕變。所謂蠕變就是金屬在應(yīng)力的作用下緩慢的塑性變形，蠕變的過(guò)程還與接頭處的溫度有很大的關(guān)系。當(dāng)負(fù)荷電流減少溫度降低回到原來(lái)接觸位置時(shí)，由于接觸面氧化膜的覆蓋，不可能是原安裝時(shí)金屬間的直接接觸。每次溫度變化的循環(huán)所增加的接觸電阻，將會(huì)使下一次循環(huán)的熱量增加，所增加的較高溫度又使接頭的工作狀況進(jìn)一步變壞，因而形成惡性循環(huán)。

3.4不同材質(zhì)接頭接觸表面的微電池腐蝕效應(yīng)

據(jù)有關(guān)試驗(yàn)文獻(xiàn)資料表明，銅的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)為+0.34V，鋁的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)為-1.28V，銅鋁之間的電勢(shì)差為+1.62V。由于兩極直接接觸，便會(huì)有微弱的電流流動(dòng)，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(fā)熱。

4. 過(guò)熱消除對(duì)策

4.1做好防止電氣設(shè)備過(guò)熱的點(diǎn)檢工作

在點(diǎn)檢工作中增加檢查導(dǎo)體接觸面的點(diǎn)的項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)，在點(diǎn)檢中用紅外線測(cè)溫儀進(jìn)行檢測(cè)，或檢查試溫蠟片是否融化，若發(fā)現(xiàn)觸頭溫度超過(guò)規(guī)定溫度或試溫蠟片融化時(shí)，應(yīng)跟蹤監(jiān)視，并安排維修工作。

4.2對(duì)于戶外的高壓電氣設(shè)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(guò)熱，若有過(guò)熱點(diǎn)，可在停電后解開(kāi)接頭進(jìn)行處理。

4.3在定期檢修工作中，應(yīng)對(duì)所有的開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)觸頭進(jìn)行接觸電阻試驗(yàn)，對(duì)接觸電阻（直阻）超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的和接頭溫度超過(guò)規(guī)定溫度的都必須進(jìn)行分解檢修，處理后測(cè)量其接觸電阻是否合格，不合格時(shí)繼續(xù)處理，220KV開(kāi)關(guān)站刀閘的接觸電阻145微歐，11萬(wàn)開(kāi)關(guān)站刀閘的接觸電阻120微歐。

4.4每年利用熱像儀對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行一次測(cè)試，重點(diǎn)開(kāi)關(guān)、刀閘進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)進(jìn)行處理。

4.5檢測(cè)措施

對(duì)于運(yùn)行設(shè)備，每星期要定期巡視連接頭發(fā)熱情況。有些連接點(diǎn)過(guò)熱可通過(guò)觀察來(lái)確定，比如運(yùn)行中過(guò)熱的連接點(diǎn)會(huì)失去金屬光澤，導(dǎo)體上連接點(diǎn)附近涂的色漆顏色加深等。

4.6金具質(zhì)量

變電所母線及設(shè)備線夾金具，根據(jù)需要選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，載流量及動(dòng)熱穩(wěn)定性能，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。特別是設(shè)備線夾，應(yīng)積極采用先進(jìn)的銅、鋁擴(kuò)散焊工藝的銅鋁過(guò)渡產(chǎn)品，堅(jiān)決杜絕偽劣產(chǎn)品入網(wǎng)運(yùn)行。

5. 過(guò)熱檢修工藝流程

將過(guò)熱連接部位拆解檢查接觸面，認(rèn)真分析造成連接部位過(guò)熱的原因，根據(jù)分析結(jié)論確定采取不同的檢修方法。

5.1如因接觸面表面氧化嚴(yán)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(dǎo)電膏，并輕輕抹平，以剛能覆蓋接觸面為宜，方可進(jìn)行接頭的聯(lián)接。

5.2如因連接部位接觸表面狀況不良，接觸電阻過(guò)大造成接觸面不平整、有毛刺等原因造成的發(fā)熱，接頭接觸面可采用銼刀把接頭接觸面嚴(yán)重不平的地方和毛刺銼掉，使接觸面平整光潔，但應(yīng)注意加工后的截面減少值：銅質(zhì)不超過(guò)原截面的3%，鋁質(zhì)不超過(guò)5%。 用導(dǎo)電膏涂抹接觸面 。涂抹導(dǎo)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(bǔ)平整接觸面上可能存在著的細(xì)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(dāng)造成的過(guò)熱。在以往檢修中，部分檢修人員在接頭的連接上存有誤區(qū)，認(rèn)為連接螺栓擰的愈緊愈好，結(jié)果適得其反。當(dāng)螺母的壓力達(dá)到某個(gè)臨界壓力值時(shí)，若材料的強(qiáng)度差，再繼續(xù)增加不當(dāng)?shù)膲毫?，將?huì)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(jìn)行螺栓緊固時(shí)，螺栓不能擰得過(guò)緊，以彈簧墊圈壓平即可，過(guò)緊過(guò)松都達(dá)不到要求，施工時(shí)要注意這一點(diǎn)。有條件時(shí)，應(yīng)用力矩板手進(jìn)行緊固，以防施加壓力大小造成的過(guò)熱。

6. 結(jié)論

通過(guò)對(duì)一次設(shè)備過(guò)熱缺陷處理過(guò)程的工藝改進(jìn)和探索實(shí)踐，較好地解決了一次設(shè)備聯(lián)結(jié)部位的過(guò)熱問(wèn)題，為今后類似的缺陷處理提供了良好的借鑒。