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電力設(shè)備發(fā)熱現(xiàn)象分析
近年來,我國電力工業(yè)的發(fā)展取得了巨大成就。但同時,各類電力設(shè)備的溫升發(fā)熱問題也逐漸突出。為提高電力系統(tǒng)的運行與維護水平,有必要對電力系統(tǒng)的損耗發(fā)熱進行認真探討。
1電力設(shè)備熱源分類電力設(shè)備的常見熱源有以下幾類。
導(dǎo)體焦耳損耗。電力設(shè)備中常有大量導(dǎo)體繞組,當有電流通過時由于電阻的存在,會產(chǎn)生損耗,該損耗通常稱為焦耳損耗。
可用公式表達如下:鐵磁損耗。在電力設(shè)備中,繞組中交變電流將產(chǎn)生交變磁場,在其作用下,鐵磁材料中將產(chǎn)生鐵磁損耗,其瞬時體密度為:f為頻率,為鐵心電導(dǎo)率;k為附加損耗系數(shù);k為鐵心疊片系在1個周期T內(nèi),鐵心損耗的平均體密度為:因此,鐵心總損耗可通過下式計算得到:電介質(zhì)損耗。電介質(zhì)處于電力設(shè)備交變電場的作用下,可生成能量,使電介質(zhì)升溫引起熱擊穿。相應(yīng)損耗可分為弛豫損耗、共振損耗和電導(dǎo)損耗。
當交變電場頻率達到則馳豫損耗有最大值。其中,T為組成介質(zhì)的極生分子和熱離子的弛豫時間對于共振損耗而言,當電場頻率達到電介質(zhì)振子固有頻率時,該損耗最大。而電導(dǎo)損耗則與材料電流與電導(dǎo)有關(guān)。
諧波損耗。由于電力系統(tǒng)中諧波電壓與電流的存在,將導(dǎo)致變壓器、電容等電器設(shè)備鐵心損耗與銅耗增加,且導(dǎo)致集膚效應(yīng)加劇,使損耗分布更為集中2電力設(shè)備發(fā)熱危害以上各種損耗共同構(gòu)成了電力設(shè)備的熱源。其中部分熱量將通過傳導(dǎo)、對流獲輻射方式散逸,而其余熱量將被電力設(shè)備吸收,使設(shè)備溫度升高,帶來以下幾類危害。
導(dǎo)致材料的劣化。過高的溫升將導(dǎo)致有機絕緣材料脆化,絕緣性能下降,甚至擊穿,對無機材料也產(chǎn)生影響。還可能半導(dǎo)體元件熱擊穿,性能變劣,甚至使導(dǎo)線繞斷,形成斷路。
引發(fā)火災(zāi)事故。當電力設(shè)備溫升過高時,將造成絕緣擊穿誘發(fā)嚴重短路事故,巨大的短路電流將產(chǎn)生極大短路熱效應(yīng)引起燃燒。另外如果電力設(shè)備散熱不良,將導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生局部高溫,引燃周圍易燃物造成火災(zāi)。
增加電能損耗。無論是導(dǎo)體發(fā)熱還是集膚效應(yīng),將不可避免地增大電阻,使電能損耗與損耗進一步增大,造成惡性循環(huán),最總損壞設(shè)備。
應(yīng)對措施為降低電力設(shè)備損耗發(fā)熱的危害,可取以下措施。
鐵心用高磁導(dǎo)率材料,加強疊片間的絕緣,用先進工藝,減少鐵磁損耗。
用繞組或?qū)Ь€換位技術(shù),減少繞組導(dǎo)體環(huán)流損耗。
用諧波抑制技術(shù),提高電能質(zhì)量。
改善設(shè)備通風散熱條件,抑制設(shè)備溫升。
河南成套電氣設(shè)備結(jié)論正確認識電力設(shè)備發(fā)熱的原理與危害,并取可靠措施,抑制損耗發(fā)熱,提高電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。