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呵護電氣柜穩(wěn)定運行的迫切性

作者：Tech Dept.　來源：Gudenberg　日期：2015/4/17 9:56:26　點擊：1993　屬于：公司新聞

呵護電氣柜穩(wěn)定運行的迫切性

----環(huán)境因素導致電氣柜故障增多

近年來我國環(huán)境持續(xù)惡化,粉塵/微塵PM2.5,連續(xù)性干旱/內(nèi)澇,溫度等因素導致的電氣柜運行故障不斷增加,呵護電氣柜穩(wěn)定運行顯得非常迫切。

據(jù)不完全統(tǒng)計，目前外部環(huán)境改變因素造成的電氣設備故障占設備整體故障的62%，設計及器件缺陷18%，使用維護因素11%，其他因素9%。

具體外部環(huán)境因素對電氣設備壽命影響見下表：

外部因素	增加故障率	設計壽命縮短
溫度	36%	33%
濕度	41%	52%
粉塵	25%	17%
海拔	76%	66%
人為及物觸	3%	5%
其他	2%	2%

筆者就上述因素做籠統(tǒng)總結，供大家參考。

一、溫度影響

電氣設備在運行中如果溫度過高或過低，超過允許極限值時，都可能產(chǎn)生故障。

1.1對導體材料的影響

溫度升高，金屬材料軟化，機械強度將明顯下降。如銅金屬材料長期工作溫度超過200℃時，機械強度明顯下降。鋁金屬材料的機械強度也與溫度密切相關，通常鋁的長期工作溫度不宜超過90℃，短時工作溫度不宜超過120℃。溫度過高，有機絕緣材料將會變脆老化，絕緣性能下降，甚至擊穿。

1.2對電接觸的影響

電接觸不良是導致許多故障

1.3對元器件的影響

從某種意義上講，在未損壞的情況下，溫度對電器元件的影響主要體現(xiàn)在零漂和線性度上，過高的氣溫導致器件散熱效果下降，溫度上升，超過其極限時會發(fā)生擊穿、短路、斷路等器件損壞性故障。

首當其沖就是熱敏電阻與電解電容，電解電容在低溫的時候（多少度會有所不同），容值會減少一半甚至失容。高溫的時候壽命會直線下降，所以所有的電子產(chǎn)品計算壽命的時候都是按照電解電容來算的。

二、濕度影響

絕大部分電氣設備都要求在干燥條件下使用和存放，當然過低的濕度（環(huán)境特別干燥）會產(chǎn)生靜電對電氣設備使用不利，需要控制在適當?shù)臐穸确秶鷥?nèi)。

據(jù)統(tǒng)計，全球每年有1/4以上的工業(yè)制造不良品與潮濕的危害有關。對于電子工業(yè)，潮濕的危害已經(jīng)成為影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素之一。

2．1對集成電路的影響

潮濕對半導體產(chǎn)業(yè)的危害主要表現(xiàn)在潮濕能透過IC塑料封裝從引腳等縫隙侵入IC內(nèi)部，產(chǎn)生IC吸濕現(xiàn)象。在SMT過程的加熱環(huán)節(jié)中形成水蒸氣，產(chǎn)生的壓力導致IC樹脂封裝開裂，并使IC器件內(nèi)部金屬氧化，導致產(chǎn)品故障。此外，當器件在PCB板的焊接過程中，因水蒸氣壓力的釋放，亦會導致虛焊。

　2．2對液晶器件的影響

液晶顯示屏等液晶器件的玻璃基板和偏光片、濾鏡片在生產(chǎn)過程中雖然要進行清洗烘干，但待其降溫后仍然會受潮氣的影響，降低產(chǎn)品的合格率。因此在清洗烘干后應存放于40%RH以下的干燥環(huán)境中。

　2．3對其它電子器件的影響

電容器、陶瓷器件、接插件、開關件、焊錫、PCB、晶體、硅晶片、石英振蕩器、SMT膠、電極材料粘合劑、電子漿料、高亮度器件等，均會受到潮濕的危害。

電氣設備在使用過程中受到濕度的危害，如在高濕度環(huán)境下使用時間過長，將導致故障發(fā)生，對于計算機板卡CPU等會使金手指氧化導致接觸不良發(fā)生故障。

大多電氣設備的使用環(huán)境濕度應該在40％以下。

三、粉塵影響

粉塵影響電氣設備的控制系統(tǒng)及其它電子元器件可靠性，使設備使用壽命縮短，產(chǎn)品質(zhì)量的無保障，工作條件及環(huán)境變差，各種煙塵和廢氣對人體造成傷害。
筆者以冶金粉塵為例來討論風塵對電氣設備的影響：

在冶金生產(chǎn)過程中不可避免會產(chǎn)生大量的有害粉塵。粉塵的產(chǎn)生不僅污染環(huán)境，損害人們的身體健康，而且對電氣設備的安全運行也帶來很大危害。

3.1 造成電氣設備短路

冶金生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵大多為礦物性粉塵和金屬性粉塵，而這些粉塵的比電阻都不高，如燒結機尾粉塵的比電阻為1.47×10~9.06×10Ω·cm，又由于粉塵的塵粒荷電性（飄浮在空氣中的塵粒有90%—95%荷正電或荷負電），吸水性（吸水量多少與環(huán)境溫度、濕度有關），很容易使粉塵在電氣設備的周圍凝集沉降，從而減少了電氣距離，破壞了電氣設備的絕緣強度、在線路過電壓或電氣操作過程中極易造成電氣擊穿短路事故。如總降壓站因與煉鋼廠較近，戶外高壓瓷瓶積煉鋼粉塵較多，造成爬電對地短路，使全廠停電，造成很大損失。又如2低奪配電室，由于處于多產(chǎn)塵區(qū)，粉塵堆積在DZ型自動空氣天關上部，使相間絕緣強度大大降低，造成進線母排相間短路事故，使生產(chǎn)停產(chǎn)達十幾個小時。還有粉塵堆集在端子板上，造成電氣誤動、短路等，對其安全運行造成很大危害。

3.2 造成電氣開關接觸不良

粉塵堆集存于電氣開關的觸頭之間、電磁鐵芯之間都會造成電氣開關接觸不良故障，尤其是在繼電氣一接觸器控制電路中影響最大。電氣控制系統(tǒng)動作不穩(wěn)定，時好時壞，從而引起的單相運行觸頭粘連等現(xiàn)象時常造成設備事故的發(fā)生。

3.3 粉塵造成的通風不良

電動機的冷卻是由通風道的排熱、自帶風扇強迫冷卻和機殼散熱所完成的，往往由于通風道粉塵堵塞或機殼上粉塵堆積，使電動機的溫升比平常情況下高出10℃以上，造成電動機運行溫度過高，承載能力下降。

四、海拔影響

常規(guī)電氣設備是指海拔在1000米以下使用來做的實驗，能完成的工況。海拔影響通常是指電氣設備使用場合海拔比常規(guī)實驗海拔高出很多，比如我國的西藏地區(qū)。

4．1海拔對溫度的影響

4．1．1海拔高會使電氣設備產(chǎn)生發(fā)熱嚴重，例如我們常用的電磁感應，電動機接觸器都是使用它的原理，他們工作要靠旋轉磁場，在高海拔下由于我們使用絕緣材料不同會產(chǎn)生嚴重發(fā)熱影響到絕緣縮短使用壽命。

4．1．2海拔過高會使環(huán)境溫度低：溫度過低有的運轉設備的潤滑油會干澀，甚至不能用，會導致設備過負荷。低溫也會影響繼電器。繼電器雖然是怕熱元件，但對過低溫度(如軍用航空條件－55℃)也不能忽視。低溫可使觸點冷粘作用加劇，觸點表面起露，銜鐵表面產(chǎn)生冰膜，使觸點不能正常轉換，尤其是小功率繼電器更為嚴重。試驗證明，對于有些按部標生產(chǎn)的國產(chǎn)小功率繼電器，雖然使用條件規(guī)定低溫為－55℃，但實際上在此條件下繼電器根本無法進行正常轉換。

4．2海拔對氣壓的影響

4．2．1海拔過高會產(chǎn)生低氣壓：在低氣壓條件下，繼電器散熱條件變壞，線圈溫度升高，使繼電器給定的吸合、釋放參數(shù)發(fā)生變化，影響繼電器的正常工作；低氣壓還可使繼電器絕緣電阻降低、觸點熄弧困難，容易使觸點燒熔，影響繼電器的可靠性。對于使用環(huán)境較惡劣的條件，建議采用整機密封的辦法。低氣壓還會造成斷路器的外絕緣強度降低。起暈電壓低，造成電暈放電。

4．2．1空氣密度減小引起熱傳遞效率降低，對于空氣冷卻的部件散熱降低；空氣減少降低絕緣介質(zhì)強度，使裝置容易放電，致使通常的絕緣距離變得不足。

4．3高海拔地區(qū)電氣設備設計選型考慮因素

1）海拔地區(qū)要考慮溫度，冬天相對溫度較低，特別戶外設備，選擇合適溫度產(chǎn)品，或者采取加溫措施；

2）高海拔地區(qū)氣壓低，由于氣壓降低，原來電子元器件的散熱性能明顯降低，所以必須降低額定電流值、額定功率值使用；

3）由于低氣壓，所以PCB和線路的耐壓降低，要增加爬電間隙；提高耐壓強度；

4）由于低氣壓，繼電器必須使用帶TH后綴的高原產(chǎn)品；

6）由于高原，要考慮高強度紫外線的影響。

五、人為及物觸影響

人為因素指對電氣設備完全沒有概念的人由于種種原因引起設備故障，需要設計者與使用者做好相關警示防范措施，避免出現(xiàn)設備故障影響設備壽命；

物觸因素是指各種動物比如鳥類、鼠類等觸及電氣設備引起故障，需要特別做防護。

六、其他因素影響

其他因素指一些不可預見的外力因素，為小概率事件，比如暴風、雷電、臨時性大磁場等不可抗拒力；需要設計、制造、使用等多方提前預防加強防范，比如對設備做防風、防雷及防電磁屏蔽等考慮。