大電流開關柜觸頭發熱問題解決方案

田小東，武衛平，秦繪彩，徐　莉（河北鋼鐵集團邯寶公司能源中心，河北邯鄲　056015）

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大電流開關柜觸頭發熱問題解決方案

田小東，武衛平，秦繪彩，徐莉
（河北鋼鐵集團邯寶公司能源中心，河北邯鄲056015）

【摘要】通過對部分10 kV大電流開關柜進行技術性改造，大幅度提升了大電流開關柜運行的安全可靠系數，解決了10 kV大電流開關柜觸頭發熱問題。

【關鍵詞】大電流開關柜；觸頭發熱；改造；應用

1　邯鋼10 kV大電流開關柜運行現狀

邯鋼鋼軋泵站、干熄焦發電、TRT發電、燒結余熱發電等崗位部分10 kV開關柜長期運行在大負荷、大電流狀態，在運行中經常出現觸頭嚴重發熱現象，直接影響到設備的安全運行，一旦開關柜發生弧光短路事故，將造成電力系統大面積停電，煉鋼、軋鋼等生產線大幅度停產、減產的重特大事故發生。為了確保設備的正常運行和安全，遏制設備過發熱現象，降低設備運行溫度，同時對觸臂、觸頭溫度進行實時性檢測，需對10 kV大電流開關柜進行技術性改造。

2　開關柜觸頭溫度升高原因分析

（1）各中間導電單元（靜觸頭、動觸頭即中間觸頭、動觸頭臂）間彼此接觸點、面間出現斑坑。從而導致接觸面積過小，通流面積減小，單位面積電流加大，導致設備發熱。

（2）動觸臂與斷路器本體觸座連接臂載流有效面積過小。電流梭在（動觸臂）載流面從大變小時產生電流梭壓縮，通電電流密度加大，從而使通流溫度增大，設備發熱。

（3）動觸頭座與觸臂的焊接面積不能滿足運行電流的正常通流。

（4）各導電單元部分表面高性能導電介質完全損失或變質。降低了導電效應，增加了相對電阻，這也是設備運行溫度升高因素之一。

（5）各導電單元（動觸臂、中間觸頭、靜觸臂）異線性（不同心）。造成的不完全接觸，減小有效導電面積，從而導致熱效應嚴重，設備溫度升高。觸頭尾部采用兩點接觸，與觸臂接觸面形成了一個平面，使觸頭不具有方向性，所以才出現觸頭的撞壞、變形現象（動觸頭自身缺乏自動校正功能）。

（6）因導電單元的不同心，對觸頭的吻合度及觸頭的安全性嚴重危害，造成小車觸頭因偏心在推進、退出時與靜觸頭相頂撞而損壞，及強勁性分離動觸頭。

3　開關柜觸頭發熱解決方案

（1）對觸頭結構進行改造。增大觸指接觸點的圓滑度，減小接觸電阻。增加觸指支架的穩固性，杜絕手車在分合推進退出時的損壞率，主要是確保動觸頭、觸臂及靜觸頭之間的同心性。動觸頭與觸臂間接觸面采用圓弧接觸，對手車與靜觸頭在0～5°偏差內能自身校正，做到完全結合滿足最大接觸面，減小相對接觸電阻，減小通流時接觸電流的相對“負荷”，從而有效遏制設備發熱。

（2）增大動觸臂與連接板間的有效接觸焊接面積，從而使流過焊接處的電流梭密度減小，減小熱效應減低設備溫度。

（3）對觸臂連接板進行增容，由原來的12 mm增加到15 mm。觸臂進行高鍍層銀全處理，提高導電性能降低導電熱效應，從而降低設備的運行溫度。

（4）觸臂尾部平側增加軟連接，固定在觸臂外底面，連接斷路器觸座內側，增加觸臂與斷路器觸座的載流量，每個固定螺栓外側增加附墊，使連接板與觸座更完善接觸。

（5）加大動觸頭座與觸臂間的焊接面，從而減小電流梭通過的密度，焊接部采用銀質焊接，降低焊接面的相對電阻，做到降低相應的熱效應，降低溫度。

（6）各導電單元高鍍層銀處理，增加單位導電面積，提高導電性能。

（7）加裝無線測溫裝置，實時監測設備運行溫度。發射模塊采用手表式安裝，固定牢靠，不影響設備的原有結構和安全距離，檢修、更換方便。

4　實施效果

通過以上技術性創新改造，大幅度提升了大電流開關柜運行的安全可靠系數。以干熄焦發電并網柜為例，額定電流2500 A，負荷1600 A以下時，改造前運行溫度55℃左右，改造后溫度35℃~40℃；當負荷2000 A時，改造前運行溫度60℃左右，改造后溫度維持在45℃~50℃，觸臂及動、靜觸頭同負荷運行溫度較改造前降低20℃左右，減少和避免了因開關柜觸頭發熱引發弧光短路而導致的大范圍停電事故發生。同時由于可對觸臂、觸頭溫度進行實時監測，大幅度提升了大電流開關柜運行的安全可靠系數，減少和避免了因開關柜觸頭發熱引發弧光短路而導致的大范圍停電事故發生。

[參考文獻]

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[3]李林卿，尹中黨，徐琳，陸正北.金屬封閉開關設備溫度監測技術[J].電氣時代，2011（7）.

Solutions for Contact Heating in High Current Switchgear Cabinet

TIAN Xiaodong，WU Weiping，QIN Huicai，XU Li
（Energy Center of Hanbao Company, Hebei Iron and Steel Group Co., Handan, Hebei 056015, China）

【Abstract】Through technical transformation of some 10 kV high current switchgear cabinets at Hanbao Steel, the operation safety and reliability of high current switchgear cabinets were greatly improved and the problem of contact heating in the high current switch cabinets was solved.

【Keywords】high current switchgear cabinet; contact heating; transformation; application

作者簡介：田小東（1985-），男，2007年畢業于燕山大學電氣工程及其自動化專業，工程師，現從事電氣技術、管理工作。

收稿日期：2015－03－31

【中圖分類號】TM591

【文獻標識碼】B

【文章編號】1006-6764(2015)10-0013-02