安防之家讯:电力系统电气设备的主要功能是用来传输、分配电能和转换电能的,这些功能的实现最终是通过电流的流通来完成的。此时,无论正常时通过工作电流,或故障时通过短路电流,导体都要发热,在特定条件下,发热有且只有一个正常范围,这样,监视电气设备是否正常运行就可以通过其发热情况来判断,若对通电导体的此特性不加以监督和限制,则会危及电气设备的安全运行,导致设备损坏或停电事故,甚至酿成重大火灾事故。
一、主要原因分析
首先,常用的金属导体有铜、铝、锡、银、钢或硬铝、铝锰和铝镁合金等。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,根据R=ρ×L/S和Q=I2×R×t,可以计算出导体的电阻及电流流过导体时的发热量;由公式Q=I2×R×t可以看出,当电气接头的接触电阻由于某种因素如接触材料、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,电阻率由于热效应而相应增大;引起电阻增大又使温度增加,如此恶性循环,一方面、使绝缘材料的绝缘性能和金属材料的机械强度下降,甚至在电动力作用下导体变形;另一方面、可能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。
其次,根据能量守恒原理,即导体产生的热量与耗散的热量应相等,导体的发热来自导体电阻损耗的热量;热量的耗散有对流、辐射和导热三种形式,具体来说,在稳定状态下,导体电阻损耗的热量及吸收太阳热量之和应等于导体辐射和空气对流散热之和(由于空气导热量很小,因此裸导体对空气的导热可略去不计),即有:
QR + Qt=Q1 + Qf
式中:QR 单位长度导体电阻损耗的热量,W/m;
Qt 单位长度导体吸收太阳日照的热量,W/m;
Q1 单位长度导体对流散热量,W/m;
Qf 单位长度导体向周围介质辐射的热量,W/m。
由此可见,当正常的通电导体,散热条件恶劣时,以及吸收的外界热量较大时,都会使导体温度升高或者升至不正常,进而引起电气设备出现不同程度的危害。中国电力联盟k#H1Y2q@p
二、典型事例介绍
案例一:某厂的一台机组在大修后并网不久,6KV厂用段因某一台电机的电缆绝缘损坏发生相间短路,强大的短路电流使高压配电柜内接触电阻较大的电流互感器接头发生熔溅,造成相对地、相间绝缘击穿,继而使高压配电柜内又发生短路,造成6KV厂用段进线开关掉闸,母线失电而停机。
事故后检查发现,该电流互感器端子接触面螺丝孔的直径因通过短路电流过热熔化扩大了6毫米,端子厚度减少了3毫米。该接触面接触电阻增大的原因为,因配电柜内的导电连接板的材料是铜的,电流互感器的端子是铝的,安装时在该铜铝接触面上未采取有效的铜铝过渡措施,由于铜铝两种金属的化学性质差别,致使在该接触面上产生了电化腐蚀,在接触表面形成了一层灰白色的腐蚀层,造成该接触面接触电阻增大。重新处理铜铝过渡接头后,开关工作正常
案例二:某厂的一台380V进线开关,在运行中过热,损坏绝缘而发生短路、着火,进而引发了“火烧联营”的事故。经过检查开关触头,发现因触头弹簧弹力不足,使触头压力不足,接触电阻升高,进而造成运行中开关设备一次回路过热,并损坏其绝缘。
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