平行電纜接頭發(fā)熱是電力系統中常見的問題,若不及時處理,可能引發(fā)接頭燒毀、電纜損壞甚至火災等嚴重后果。其常見原因可從接觸電阻增大、電流過大、散熱不良、環(huán)境與安裝因素等幾個方面進行分析:
接觸電阻增大
接觸面氧化
電纜接頭在長期運行過程中,其接觸面會與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應,生成氧化膜。例如銅導體接頭會生成氧化銅,鋁導體接頭會生成氧化鋁。這些氧化膜的電阻率比金屬導體本身大很多,會導致接觸電阻顯著增加。當電流通過接頭時,根據焦耳定律(其中為熱量,為電流,為電阻,為時間),在電流和時間一定的情況下,電阻增大,產生的熱量就會增多,從而使接頭溫度升高。
接觸壓力不足
在安裝電纜接頭時,如果螺栓擰緊力矩不夠或者壓接工藝不當,會導致接頭接觸面之間的壓力不足。接觸壓力小會使接觸面的實際接觸面積減小,根據電阻與接觸面積的關系,接觸面積越小,接觸電阻越大。例如,在采用螺栓連接的接頭中,若螺栓未擰緊,導體之間的接觸就會不緊密,電流通過時就會在較小的接觸面積上產生較大的電阻,進而產生過多熱量。
接觸面不平整
電纜導體的接觸面如果存在毛刺、凹凸不平或者有雜質等情況,會使接觸面不能完全緊密貼合。雜質的存在會在接觸面之間形成絕緣層,阻礙電流的順利通過,增加接觸電阻。比如,在制作電纜接頭時,如果導體表面沒有打磨干凈,殘留的油污、灰塵等雜質就會導致接觸不良,引起發(fā)熱。
電流過大
過載運行
當電纜所承載的電流超過其額定電流時,稱為過載。在過載情況下,根據焦耳定律,電流增大,在接觸電阻和其他條件不變的情況下,產生的熱量會成平方關系增加。例如,某電纜的額定電流為100A,當實際電流達到120A時,若接觸電阻為,在相同時間內,產生的熱量,而過載時產生的熱量,是的1.44倍,這會導致接頭溫度迅速升高。
短路故障
電纜發(fā)生短路時,短路電流會遠遠大于正常工作電流。短路電流會在極短的時間內產生大量的熱量,使接頭溫度急劇上升。例如,三相短路時,短路電流可能是額定電流的十幾倍甚至幾十倍,這么大的電流通過接頭,會在瞬間產生巨大的熱量,嚴重時會燒毀接頭和電纜。
散熱不良
接頭封裝過厚
為了保護電纜接頭,通常會對其進行封裝處理。但如果封裝材料過厚或者封裝不緊密,會影響熱量的散發(fā)。封裝材料一般具有一定的隔熱性能,過厚的封裝會使接頭產生的熱量難以散發(fā)到周圍環(huán)境中,導致接頭溫度升高。例如,采用熱縮套管封裝接頭時,如果套管選擇過厚或者收縮不均勻,會在接頭周圍形成一層較厚的隔熱層,阻礙熱量的傳導和散發(fā)。
周圍環(huán)境溫度高
電纜接頭所處的環(huán)境溫度過高也會影響其散熱效果。如果接頭安裝在高溫車間、鍋爐房或者暴露在陽光下等環(huán)境中,周圍空氣的溫度較高,不利于熱量的散發(fā)。根據熱傳遞原理,熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體,當周圍環(huán)境溫度接近或高于接頭溫度時,熱傳遞就會變得困難,接頭產生的熱量無法及時散發(fā)出去,從而導致溫度升高。
通風不暢
電纜接頭安裝位置通風不良也會造成散熱困難。例如,接頭安裝在封閉的電纜溝、電纜橋架內,且沒有良好的通風設施,空氣流動緩慢,熱量無法通過對流和輻射的方式快速散發(fā)。特別是在多根電纜集中敷設的情況下,接頭產生的熱量會相互影響,進一步加劇溫度升高的程度。
環(huán)境與安裝因素
環(huán)境潮濕
在潮濕的環(huán)境中,電纜接頭容易吸收水分。水分會降低接頭材料的絕緣性能,同時可能會在接頭內部形成導電通路,引起局部漏電或短路,增加能量損耗和發(fā)熱。此外,潮濕環(huán)境還會加速金屬接頭的腐蝕,導致接觸電阻增大,進一步加劇發(fā)熱現象。
安裝工藝問題
安裝過程中如果違反操作規(guī)程,如壓接模具選擇不當、壓接順序錯誤、接頭制作尺寸不符合要求等,都會影響接頭的質量。例如,壓接模具尺寸過大,會導致壓接不緊密,接觸電阻增大;壓接順序錯誤可能會使接頭內部存在應力,影響接頭的機械性能和電氣性能,從而引發(fā)發(fā)熱問題。
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