电气设备的发热温度与温升

电气设备的发热温度与温升

曹恒吕乐

曹恒吕乐

（贵州省兴义市电力有限责任公司贵州兴义562400）

电气设备的温度升高控制一直是困扰电力工作者的一大难题，特别是一到夏季和冬季，随着用电量的增加，电力行业的发、输、变、配电力工作者为电气设备过热而烦恼，但大家都知道衡量电气设备发热程度是用“温升”而不是用“温度”，但“温升”的体现的确是用“温度”来表述。鉴于设备发热“温度”和“温升”概念的区别与联系，其关键因素是涉及到电气设备的绝缘材质和发热与散热的平衡，下面就浅议如下：

1、绝缘材料的耐热等级

绝缘材料按耐热能力分为：Y、A、E、B、F、H、C共七个等级，其极限工作温度分别为：90、105、120、130、155、180及180℃以上。所谓绝缘材质的极限工作温度，是指电气设备在设计预期正常工作时的设计使用寿命。例如：A级材质在105℃，B级在130℃的情况下正常使用寿命为10年，若在实际情况下环境温度和温升均不会长期达到设计值，并且维护工作措施有效时，该设备的一般正常使用年限可达15—20年，这是每位电力工作者所希望的结果,但平时维护工作欠妥，设备运行温度长期超过材质允许的极限工作温度，则绝缘的老化加剧，使用寿命严重缩短，在极端情况下，才短短数分钟就会烧毁。（如某铁合金厂修复后的35KVA直配变一次绕组存在绕向错误，通电瞬间发生喷油，随后空载运行十分钟，器身温度高达105℃，被迫退出运行。）所以电气设备在正常运行中，温度是寿命的主要因素之一。

2、电气设备的温升

温升是电气设备与环境的温度差，是由电气设备自身发热引发的。运行中的电气设备：如变压器的铁芯处在交变磁场中会产生铁损，比如0.35㎜冷轧硅钢片在15000高斯,50赫交变磁场下就有2.65—3瓦/公斤的损耗。另外，绕组通电中会产生钢损，如S=1㎜2,L=1000M的钢绝缘线在90℃时，流过5.5安的电流,会损耗700瓦,约合78瓦/公斤.其它的杂散损耗还与该电气设备生产制造工艺有关,这些都会使电气设备温度升高。

另一方面电气设备运行中自身也会与外界发生热交换，即自然散热的过程。散热方式分为自冷、风冷、强迫油循环水冷等方式。当发热与散热相等时达到平衡状态，温度不再上升而稳定在一个水平上；若发热增加或散热减少时就会破坏平衡，使温度继续上升，扩大温差，与外界散热也同时增加，在另一个较高的温度下达到新的平衡。但这时的温差即“温升”已比以前增大了。所以说“温升”是电气设备设计及运行中一项重要指标，标志着电气设备的发热程度。在运行中的电气设备，无论该设备的大小，如果温升突然增大，说明情况异常，有设备故障，风道、油道阻塞或负荷太重的可能。

3、温升与气温等因素的关系

由于各地及季节的环境温度不相同，不同的电气设备允许发热温度不同，对于正常运行的电机设备，在额定负荷下其“温升”应与环境温度的高低无关，且当自然环境温度低于+30℃时，其运行温升理应是不允许超出设备铭牌额定值。针对变电站运行的变压器又存在上层油温与下层油温的区别，上层油温允许值应遵守国家标准或制造下的规定，但最高油面温度不得超过95℃，为避免变压器线圈本体和变压器油老化过快，上层油面温度不宜经常超过85℃。如一台正在运行的A级绝缘电机，当自然温度在10℃时，并不意味温升允许由90℃扩展降至80℃，有的电力工作者认为只要电机绕组温度不超过规定的90℃即可，这不全对，如果负荷未增加，而温升达80℃，说明电机本身出现了异常，要找出导致异常的故障原因。以上并不是说电气设备在额定负载下运行的温升与自然环境气温因素毫无关系，是稍有一定影响的。要把握好电气设备温升与自然气温因素之间的关系，还得广大电力工作者在实践中不断积累运行经验，采取行之有效的维护，合适的监视手段，防止故障发生和扩大。

4、异常故障的排除

当电气设备温升明显时，说明电气设备有异常，即电气设备在额定负载下温升超出设备铭牌规定，不管什么情况，均属有故障，必须停止设备运行，找出原因,尤其是温升突然变大更要注意，其外部原因有：电网电压太低或线路压降太大（超过10%）电机电源缺相运行及与机械配合不当等。内部原因有设备匝间、相间短路等。采用先进的红外线测温仪或红外线热像仪及安全条件下手触摸设备外壳都可以进行判断，从而达到充分利用运行设备“温度”反映“温升”显示故障情况这一手段，达到电气设备安全运行的目的。

5、电力变压器的非电量保护

电力变压器作为电力部门的核心设备，在控制“温升”方面已经有了可靠的技术保障措施。电力部门在800KVA容量以上变压器都要求装设非电量保护，其目的就是要在温度还没有达到跳闸的时候变电运行值班人员好做出预警，从而采取相应措施控制“温升”，常要的方法有启动风机和降低负荷。一般非电量保护均有两台油面温控器和一台绕组温控器，每台温控器有K1、K2、K3、K4四组接点，其中K1、K2分别启动风机强制风冷，K3接温度高告警，K4接温度超高跳闸。根据油面温控器和绕组温控器的不同又在温度上有所区别，油面温控器K1、K2分别设置55℃和65℃，K3设置80℃，K4设置100℃，绕组温控器K1、K2分别设置65℃和75℃，K3设置100℃，K4设置130℃。其工作原理是在变压器内部上下两层油面和绕组各装有一个感温探头，当上下两层油面和绕组的感温探头探测到变压器内部的温度升高到以上设定的温度值时，装置会及时发出告警信号提醒运行值班人员，其好处就是运行值班人员不用出门，在主控室就可以监控整个设备的温度变化情况，属于主动式防控。因此，现在电气设备的安全运行还是有可靠保障的，也因为相对安全越来越得到电力部门的重视。

6、示温蜡片在电气设备中的作用

所有运行电力设备中均存在“温升”现象，除了变压器的“温升”靠二次设备的非电量保护之外，其他一次设备控制“温升”主要靠示温蜡片，示温蜡片也称超温警示器。在所有室内外运行的一次设备上面均可装设，所粘位置为刀闸上下桩头上及所有易发热部位。但需注意超温警示器本身所粘的部位为产品的印字标记面朝外面有蜡面粘于桩头上，设备本体发热的情况下蜡片内部的指示灯点亮，可以给运行巡视人员提示该设备温度异常出现温升。以便及时告警并发现和采取相应措施，彻底防止事故的扩大和杜绝恶性事故的发生。示温蜡片根据颜色的不同又有温度上的区分。其黄、绿、红分别对应70°C、60°C、80°C，不过现在大部分都采用70°C超温警示器。

示温蜡片的安装方法必须正确和妥当，才能取得相当效果，其安装方法为：产品的标识面感温面，必须与安装位置贴紧，不留间隙的情况下蜡熔至警示器上的小红色警示灯长时间闪烁报警，因为在其发电厂、变电站起到了设备发热报警的作用，具有积极的意义；尤其是在站内安有监视频，运行和管理人员在足不出户，于主控室和办公室便能准确发现设备过热的情况而及时采取措施，起到了电力设备发热情况的“侦察兵”的作用；防止设备进一步，发热酿成恶性事故。

更换一台电气设备因本体发热受损所致可造成严重的停电经济损失和不良的社会影响。所以监控设备如红外测温仪、超温警示器及主变非电量保护装置的使用仅仅只是硬件设施，但关键的还是工作人员，尤其是运行人员的工作责任心。因此电力部门有必要对监控运行设备的人员加强业务技能和工作责任心的培养，提高运行人员的责任心和业务技能，达到使电气设备处于健康运行状态的目的。