高压设备电气接头发热缺陷的检测与处理方案分析

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1、高压设备电气接头发热缺陷的检测与处理方案分析　　【摘要】目前在110kV电压等级及以上变电站中，输变电设备电气接头不同程度发热的现象时常存在，这对设备本身造成伤害，也对电网安全可靠运行构成很大影响，必须采用有效手段加强检测，尽早发现热点并进行处理和防范。本文以实际运行中一个接头发热案例，分析了故障原因，提出了检测和防范措施。　　【关键词】电气接头发热检测预防处理　　1引言　　目前，人们对电网安全可靠运行的要求越来越高，输变电设备接头发热的现象在电力生产中时常会发生，特别是在迎峰时期和夏季，负荷较大，电气接头发热

2、更易于发生。如果对这种缺陷放任不管，很有可能造成设备损坏和变电站停电，给用户和供电企业带来严重影响。本文结合某220kV变电站实际运行中一例发热情况进行分析，做好检测防范工作。　　2接头发热情况介绍　　220kV间隔进线套管A相接头经红外测温发现存在发热现象，测量温度高达272℃，而B、C两相相同部位温度分别是39℃和25℃。调出了该线路10月20日以来的日负荷数据，负荷在最近两周内稍有浮动，11月4日在降负荷运行后（由310A降低到210A），跟踪测试发现A相套管出头发热温度为205℃，温度降低了67℃。11

3、月8日停电后现场查看A相接头有明显发热和灼伤痕迹，2颗压接螺栓外观变色、垫片已被烧毁。5　　3发热原因分析　　3.1螺栓压接不紧导致接头压力降低　　接头压力是影响接触电阻的主要原因之一，金属在压力作用下会发生缓慢的冷变形，即蠕变特性。压力会随着时间的推移而不断减小，蠕变随之减少，直至压力减小到不再发生蠕变结束。金属的蠕变特性由其类别以及硬度而决定，通常情况下，合金要比纯金属产生的蠕变小。实际中电气设备接头导体多为纯金属的，川法II线进线套管接头为铝质，铝的蠕变较大。根据调查试验，接触电阻R与施加接触压力F成反比

4、，满足R=C/F关系（式中C为常数，取值大小与金属材料有关）。　　图1曲线A表示随着接触压力F增大接触电阻R不断减小，当达到最大值F2时，接触电阻为最小R2。在运行中接头发生蠕变，接触压力会逐渐变小直至不再进一步蠕变，此时接触电阻沿着放松曲线B增大。　　3.2氧化造成接触电阻变大　　铝质接线板之间压接不紧、压接不均匀或打磨不光滑平整时就难以保持压接面的平行，在用螺栓压接时会产生一个扭转力矩，由于铝质载流材料软容易发生变形，造成两个压接面仅在螺栓附近导体良好接触，使实际接触面积减少，另外导电脂涂抹不均匀、涂层太厚

5、以及混入灰尘都可能使压接面之间存在微小空隙，压接面与空气接触后会发生氧化。现场打开压接螺栓后发现铝制接线板和接线座表面附着一层白色物质，分析为三氧化二铝颗粒和导电脂劣化后的产物。5　　另外，在强电场作用下压接面间的微小空隙会发生尖端放电现象，使接触面氧化接触电阻变大，在电流密度太大时发生过热。温度的升高又加速了氧化，形成一层氧化膜，破坏了原来铝质接线板的直接接触，使接触电阻更大，陷入了一个恶性循环。清除接线板表面附着氧化物后，可以看到接触面已经变得坑坑洼洼。　　3.3氧化层的形成导致电流从压接螺栓通过　　氧化膜

6、的形成使接触电阻变大，造成铝质接线板与铝质接线座间的导电能力明显下降，这样一来，导致大电流从钢质压接螺栓通过，而钢质压接螺栓的导电性能要低于铝质材料（铝的电阻率为2.83μΩ/cm<铁的电阻率9.8μΩ/cm），四个螺栓在压接时可能存在受力不均匀或松动，使大电流在通过上部两个压接不紧的钢质螺栓时造成过热甚至放电（放电电弧是由电火花汇集成的，瞬间温度可高达6000℃，钢熔点1515℃），烧伤垫圈和螺栓，现场拆除压接螺栓后可发现螺栓存在明显烧融变形。（如图2）　　4处理和和防范措施　　接头发热的预防与处理重在于接线

7、和压接的可靠，就是要正确施工、规范压接，严格按照“设备安装工程施工及验收规范”，把好导致接头发热的第一关。　　（1）首先应保证铝质接线板和接线座接触面平整光洁，打磨清除氧化层后涂抹一层导电脂，最好选择滴点达180～220℃、凝固点在-20～-30℃的新型导电脂，一定要均匀涂抹（0.5～0.1mm），防止导电脂硬化给接触面造成微小缝隙。导电脂在接触面处形成一层保护膜，起到隔绝空气、并防止水份进入和增强导电性作用。5　　（2）在用螺栓压接铝质接线板接线座时，要保证两个接触面之间保持平行，接触紧密且接触受力均匀。宜采

8、用扭矩扳手判断施加压力，避免仅靠人为力量造成压力不足和压接过紧。压接拧紧时，紧固力矩M克服螺纹间以及螺母与接线板（或垫圈）间的摩擦力矩，并使连接产生予紧力P0，满足关系式：　　（1）　　式中，d为螺纹的公称直径（mm），K为拧紧力矩系数。当强度级别4.6级时，M18螺栓紧固力矩取值宜介于98.0～127.4N?m之间。压接完成后，根据电气工程安装标准，无论铝或铜接头，连接后的电阻值都不