电气一次设备连接部位过热检修工艺探讨

肖红岩 吴瑞华 严荣池

【摘要】一次设备连接部位过热是电气设备运行中的频发缺陷，严重影响到设备的安全运行和正常发电生产。本文通过对过热处理检修工艺的改进和实践，较好地解决了各种过热问题。

【关键词】一次设备；连接部位；过热 ；检修；工艺

一次设备连接部位过热是电气运行中的频发缺陷，严重影响到设备安全运行和正常发电生产。某电厂近年来在日常巡检中多次用红外线测温仪和红外线热成像仪观察，发现电气设备连接部位过热频发，温度最高时达到160℃左右，严重超标。在2013年春季220KV开关站大停电检修隔离刀闸工作中，发现触头内拉紧弹簧过热失去弹性，造成触头内接触不良。经过分析研究，结合科学严谨的检修工艺进行施工处理，处理了各处发生的过热缺陷，取得了较好的效果，恢复了联结部位的正常工作。

1. 联结方法

1.1用螺丝联结

1号发电机至7号发电机出口软连接、中性点运用的是螺栓联结法。

1.2用动静触头联结

110KV、220KV开关站隔离刀闸运用的是动静触头联结法。需要考虑发热对机械强度的影响，镀银温度控制在120度以内。

1.3联结部件材料分类及允许温度值

根据设备类型分类，常用的金属导体有裸铜、裸铝、镀锡、镀银、钢等。我厂一次设备联结部位主要使用的是镀锡、镀银材料。螺丝联结镀锡在空气中允许温度值为90℃，镀银在空气中允许温度值为105℃

2. 过热原因分析

2.1基础分析

常用的金属导体有铜、铝、锡、银、钢等，由于任何金属导体都有一定的电阻，其电阻与其本身的电阻率和平均温度系数有关，且有相应的熔点。对于电气接头类的纯电阻设备来说，当电气接头的接触电阻由于某种因素如接触表面状况不良、氧化程度严重、接触压力较小、有效接触面积减小而增大时，或电流增大时，其发热量（温度）将相应增大，电阻的由于热效应而相应增大；电阻增大又使温度增加，如此恶性循环，将使接触面的温度升高超过其熔点而熔化，从而会使接头温度超过熔点温度而熔化；当系统发生短路时，随着短路电流的急剧增加，接头因超温最容易发生熔化或熔断，同时会扩大为火灾事故和绝缘破坏事故。

2.2过热机理分析

电气设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损发热等3种热源。 接头过热是由于长期暴露在大气中的各种电气裸接头因接触不良而引起的过热故障。运行中高压电气设备接头过热按其机理可分为三个阶段：

（1）过热起始阶段，温升30～220K，由于雨水蒸发、雪、霜的影响，通过观察试温蜡片可发现接头过热；

（2）过热变形阶段，温升220～420K（铝）560K（铜），可明显看到设备接头过热后变色、变形，有烧灼异味，并发生固态裂变，强度、韧性、耐磨蚀性退化、脆化而造成裂纹等缺陷；

（3）电弧烧熔阶段，温升660K（铝）、1083K（铜），设备接头由固态变为液态，在电弧作用下直至更高的温度，可明显看到设备接头的熔化弧光。

3. 工艺选材过热分析

3.1接头连接安装工艺不当

连接安装过程中，错误使用砂纸打磨接头接触表面时，将会有一定数量的玻璃屑及砂粒嵌入金属接头接触表面内，导致有效接触面积减少接触电阻增大而发热。

3.2紧固螺栓压力不当

部分检修人员在设备接头的连接上存有误解，认为连接螺栓拧得愈紧愈好，其实不然。因铝质材料弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，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。

3.3不同金属的膨胀效应引起

钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质材料小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化，其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有差异而产生蠕变。所谓蠕变就是金属在应力的作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。当负荷电流减少温度降低回到原来接触位置时，由于接触面氧化膜的覆盖，不可能是原安装时金属间的直接接触。每次温度变化的循环所增加的接触电阻，将会使下一次循环的热量增加，所增加的较高温度又使接头的工作状况进一步变坏，因而形成恶性循环。

3.4不同材质接头接触表面的微电池腐蚀效应

据有关试验文献资料表明，铜的标准电势为+0.34V，铝的标准电势为-1.28V，铜铝之间的电势差为+1.62V。由于两极直接接触，便会有微弱的电流流动，在电解液的作用下，使接触表面逐渐腐蚀，引起接触电阻增大而发热。

4. 过热消除对策

4.1做好防止电气设备过热的点检工作

在点检工作中增加检查导体接触面的点的项目和标准，在点检中用红外线测温仪进行检测，或检查试温蜡片是否融化，若发现触头温度超过规定温度或试温蜡片融化时，应跟踪监视，并安排维修工作。

4.2对于户外的高压电气设备，在冬季下雪后观察接头处的积雪是否融化，也可判断出接头是否过热，若有过热点，可在停电后解开接头进行处理。

4.3在定期检修工作中，应对所有的开关、隔离开关触头进行接触电阻试验，对接触电阻（直阻）超过标准的和接头温度超过规定温度的都必须进行分解检修，处理后测量其接触电阻是否合格，不合格时继续处理，220KV开关站刀闸的接触电阻145微欧，11万开关站刀闸的接触电阻120微欧。

4.4每年利用热像仪对电气设备进行一次测试，重点开关、刀闸进行检测，发现异常及时进行处理。

4.5检测措施

对于运行设备，每星期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。

4.6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。

5. 过热检修工艺流程

将过热连接部位拆解检查接触面，认真分析造成连接部位过热的原因，根据分析结论确定采取不同的检修方法。

5.1如因接触面表面氧化严重形成较厚氧化膜的， 用除油剂除去接头接触面表面的油污，再用钢丝刷除去表面的氧化膜，最后再用可赛新1755高效清洗剂把接触面清理干净，在接触面涂0.05～0.1mm厚的DC型导电膏，并轻轻抹平，以刚能覆盖接触面为宜，方可进行接头的联接。

5.2如因连接部位接触表面状况不良，接触电阻过大造成接触面不平整、有毛刺等原因造成的发热，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%。 用导电膏涂抹接触面 。涂抹导电膏的作用一是有效防止接触部分表面氧化，二是有效修补平整接触面上可能存在着的细微不光洁平整之处，提高连接部位的接触面积

5.3如因连接部位紧固螺栓压力不当造成的过热。在以往检修中，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，结果适得其反。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，以弹簧垫圈压平即可，过紧过松都达不到要求，施工时要注意这一点。有条件时，应用力矩板手进行紧固，以防施加压力大小造成的过热。

6. 结论

通过对一次设备过热缺陷处理过程的工艺改进和探索实践，较好地解决了一次设备联结部位的过热问题，为今后类似的缺陷处理提供了良好的借鉴。