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煤矿的供电设备主要有变压器、开关柜、保护元件、储能器、干式变压器、高防、馈电开关、电磁启动器、照明综保、移动变电站等。
一、煤矿供电设备热故障分析
煤矿供电设备的发热故障，严重影响供电设备正常的负荷输送，甚至酿成事故
图1
（一）煤矿供电设备发热的原因
煤矿供设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，将产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损发热。允许负荷下煤矿供电设备热故障在煤矿供电设备运行中占很大比重。煤矿供电系统热故障会导致煤矿型供电设备的绝缘热击穿、导体连接部位的热变形、甚至熔焊，严重危及煤矿供电设备的安全运行。
造成设备发热的原因有两个：一个是电流，一个是电阻。煤矿供电设备运行时电流增大主要是短路引起的。煤矿供电设备运行时回路电阻增大主要是：导体相互连接的接触面不平整，造成接触面的通流量降低、相对正常负荷电阻增大；导体连接部位的压紧螺栓或压紧弹簧的压紧力不恰当，导致连接部位的压紧螺栓部位的接触电阻增大；导体相互连接的接触面氧化、积灰，造成接触面电阻增大；设备制造存在缺陷，个别环节供电连接方式不当，也是造成流通量较小的“卡脖子”环节。（二）煤矿供电设备发热来源
煤矿供电设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，将产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损发热。
（三）煤矿供电设备热故障的分类
煤矿供电设备的热故障又分为供电设备的内部故障和外部故障。内部故障的发热过程一般都比较长，且为稳定发热，外部故障是以局部过热、各种裸露接头、连接件的热故障。与故障点接触的固体、液体和气体，都将发生热传导、热对流、热辐射，与设备相距不是很远的内部故障产生的热能不断地达到外壳，从而改变了设备外表面的热场分布。
二、煤矿供电设备热故障的危害
煤矿供电设备正常工作时，由于电流和电压的作用,各种设备的发热表现出一种正常的温度分布图。一般在电流较大的部位，载流导体的连接部位的温度略高于其它部位，且同类设备的发热规律一般都是一致的，当设备有缺陷或故障时，设备的某一部位的温度会明显升高。因此根据发热的情况，来判断故障的性质和严重程度，可从两个方面来判断，一是过热部位的最高温度值，一是过热部位与正常状况下的相对温度差比。
图2
发热对煤矿供电设备的危害，主要是破坏导体接触部分性能，引起绝缘材料性能降低、机械强度下降三个方面。根据过热部位的影响和危害性及其可能发展的破坏趋势可分为一般、严重和危险三个等级。三个等级的热缺陷所对应的温度限值和温升范围，内部热缺陷与外部热缺陷有较大的差别。这是由直接测量设备外部发热源和间接通过热传导来测量内部发热源的情况所决定的，相同的热缺陷等级，外部热缺陷的允许温升要比内部热缺陷间接测量的温升高得多，因此温升限值不宜同等相比。
三、煤矿供电设备热故障预防与处理
（一）煤矿供电设备热故障的预防
1.巡回检查是发现煤矿供电设备过热的有效手段，运行值班人员要定期巡视连接头发热情况，有些连接点过热可通过观察来确定，比如运行中连接点过热会失去金属光泽，导体上连接点附近涂的色漆颜色加深等。周期性巡检，应该根据设备的特点及运行方式、负荷情况、自然条件的变化等进行巡查。
2.保证检修质量
(1)防氧化处理。设备接头的接触表面进行防氧化处理时，应优先采用电力复合脂(即导电膏)以代替传统常规的凡士林。
(2)接触面处理。接头接触面可采用锉刀把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉，使接触面平整光洁，但要注意母线加工后的截面减少值：铝质不超过5%，铜质不超过原截面的3%。
(3)金具质量选择。选择设备线夹，应采用铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品，杜绝伪劣产品入网运行。变电站、所母线及设备线夹金具，应根据需要选用优质产品，载流量及动热稳定性能，应符合设计要求。
(4)控制紧固压力。连接接头时，因铝质母线弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大，因此紧固螺栓时，不能拧得过紧，压平弹簧垫圈即可，一般应用力矩板手进行紧固,以防压力过大。
(5)安装程序。根据造成连接点过热的不同类型，制定不同的工艺规程，安装时严格按照连接点安装的技术规程进行。
(6)检测措施。煤矿要建立煤矿供电设备巡回检查制度，规定正常的巡视路线和巡视次数,定期巡视检查及时发现连接头发热情况。
（二）煤矿供电设备热故障的处理
1.接触面不平引起的发热处理
电接触面的不平整降低了有效接触面积，在电流经过时实际通流截面积变小，使得电流的收缩效应增加，收缩电阻增大而引起发热故障，施工质量不高、多次拆卸与组装等原因都会形成电接触面的不平整。此类故障处理不好容易再次出现，预防此类故障，在施工时要用量具测量电接触面的平整度，力求尽量平整，但任何接触面都不可能绝对平整，因此，新设备安装时，一般要在电接触面上“压花”，即在接触面上用 30 t 或 50 t 的液压模具压上均匀的点阵，当紧固螺栓将两接触面压接在一起时，在螺栓压紧力的作用下，这些点阵就呈犬牙交错状相互咬合在一起从而增大了有效接触面积，对预防发热有起一定的作用。
2.压紧力不当引起的发热处理
电流通过接触点发生剧烈收缩，产生“收缩电阻”，引起发热。不同材料的电接触面的压紧力在相关的安装规范中都有严格的要求，电接触面的压紧力要适度，以不至于引起接触面变形为原则。接触压紧力过大或过小都会引起接触电阻的增大而引起发热故障。接触压力过大，会在平板连接的电接触面上形成以压紧螺栓为圆心的中间接触良好、四周外翘的实际接触情况，也在客观上减小了有效接触面积，接触压紧力过小，会使电接触面呈现出有的地方接触较好，有的地方没有接触上的微观接触现象，客观上减小了有效接触面积。
积灰引起的发热处理方法是将接触面的灰垢清理掉。积灰和氧化层引起的发热有一定的周期性，处理一次一般能保证在一段时间内不再发热。因此，对在室外运行易积灰、易氧化的设备，要定期进行接触面的积尘处理，倒在使用电力复合脂、中性凡士林等防氧化涂层时，会加快积灰的速度，这时防积灰和防氧化是一对矛盾，具体使用时应根据情况进行运用。
4.设备制造缺陷引起的发热处理
设备存在制造缺陷、个别环节的电接触方式不当引起的发热处理，这类问题一般出现在比较老式的设备中，对这类问题，可先进行局部电接触方式改造后再使用，不能改造的只有降低负荷使用或更换设备。
图3
（三）处理设备发热应注意的问题
1.接触质量的判断
对接触质量的判断，不能单一靠接触电阻的大小来衡量，必须将接触电阻的测量结果与其他检查结果结合起来综合分析。不能以接触电阻来衡量接触面的通流容量。一个电接触面，如果有几个点接触得非常好，且这几个点的截面积足以通过测试电流而不发生明显的收缩效应与集肤效应，则测得的接触电阻会很小，测得的电阻值小，就不一定不会出现发热故障，但是，这几个点显然不一定能承载运行时的负荷，在运行时仍有可能出现发热。只有接触面平整、接触电阻测量合格的接触面才能确保有足够的通流容量。实践证明，只有将接触电阻和平整度检查相结合才是评价接触质量的有效方法。
2.接触面接触电阻的测定
电接触面的接触电阻通常都很小，一般在微安级。任何接触面都有允许的接触电阻值，所有发热都无一例外地由接触电阻的增大而引起。因此，测定接触面的接触电阻是评价接触面的一个最好的量化指标。通过测量接触电阻发现接触面不平、压力不当、导体表面氧化积尘原因引起热故障。接触电阻的测试是预防发热的有效方法，接触电阻的测试应尽量使用大电流测量接触电阻。在测量时，如果施加的电流太小，测量结果的误差会很大，可能出现测量结果的误判断因为小电流流过电接触面与实际运行时的大电流流过电接触面的情况并不完全一致。大电流流过电接触面时，具有明显的收缩效应和集肤效应，从而使电接触面呈现出明显大于小电流时的电阻。
3.根据发热特点规律预防发热故障
加强通风和进行定期检修都是预防发热行之有效的方法。供电设备经历一段时间运行后，各个紧固面的螺栓和母线都随着环境温度的变化，要经过无数次热胀冷缩的交替变化。由于螺栓与母线的热膨胀系数不一样，压紧弹簧的性能由于热疲劳而下降等原因，这种交替变化的最终结果将引起供电接触面的压紧力下降，从而导致发热故障的产生，这是热故障发生的原因之一。热故障发生的另一个原因是，任何发热和散热都是一个相对的过程，散热条件好，散热速度快，设备就不容易发热；反之，设备就容易发热。在环境温度较高的场所，供电设备的发热故障率明显高于环境温度较低的场所。预防发热采取的办法：一是改善供电设备的散热条件。如在封闭的电缆隧道硐室里装设轴流风机加强对流散热、在高温环境中可能多开启高压室的房门，对个别容易发热的重要设备安装空调器等办法。二是在高温来临前对容易发热的大电流开路进行有针对性的检修，检修时可以采用大电流测接触电阻、塞尺检查接触面的平整度、三相同部位接触电阻横向比较、纵向比较等方法检测接触情况。
煤矿供电设备热故障是煤矿供电系统中的常见问题。日常工作中要做到：设备进货严把质量关，检修工艺是关键。只有把各方面工作都做好，才能杜绝煤矿设备过热故障的发生。造成煤矿供电设备发热故障的原因很多。我们可以根据不同的起因采用不同的办法来预防发热故障，治本的方法有接触电阻测量法，接触面平整度检查法，横向比较法，纵向比较法，开展经常性检修等。治标的方法是改善供电设备运行环境的通风散热条件。随着大容量高电压供电设备的运行，热故障已成为影响电力设备正常运行的主要原因，随着电压等级的不断提高使得发现热故障显得格外重要，及时发现煤矿供电设备热故障源能有效的避免重大事故的发生，是保证煤矿电力设备稳定运行的有效办法。如果煤矿供电设备的温度一旦出现异常，应根据测出的供电设备的温度和热像图谱,配合运行、检修情况以及其他供电试验进行综合分析，判断缺陷的性质和部位，以便从安全和经济性考虑，及时排除隐患，这样既可防止事故发生，又不盲目停电检修，从而提高了供电设备的可靠性和利用率。