基于10kV開關柜發熱故障的研究與分析

廖浩

湖南平高開關有限公司 湖南長沙 410006

1 10kV開關柜發熱故障原因分析

對開關柜的設計結構及工作原理分析可知，以下原因會引起開關柜發熱。（1）開關柜內各導流排兩端的緊固螺栓松動。主要包括主母線與上靜觸頭之間、下靜觸頭與電流互感器進線側接線端子之間、電流互感器出線側接線端子與電纜頭之間導流排兩端的緊固螺栓松動。（2）斷路器手車的動觸頭與開關柜內的靜觸頭之間插入深度不滿足技術文件規定的15-25mm的要求。手車上用于固定動觸頭觸指的彈簧由于疲勞、異位、斷裂、脫落及動觸頭的觸指異位、變形，動觸頭觸指內表面凸起點的鍍銀層異常磨損、脫落等。（3）用于緊固上、下靜觸頭的緊固螺栓松動或采用單根直徑較小的螺栓固定靜觸頭，使靜觸頭與導流排之間的有效接觸面減少，接觸壓力降低。（4）在主母線橫向穿過開關柜時，如果開關柜母線室側面固定穿柜套管的金屬安裝板未采取隔磁措施，在大電流作用下開關柜內部會產生較強的交變磁場，且磁場強度呈非線性遞增，造成柜體異常發熱。

停電后，通過對上述各環節、各部位的全面檢查發現，A相主母線與上靜觸頭之間導流排靜觸頭側的緊固螺栓由于松動而嚴重發熱且變形，如圖1所示。

圖1 導流排的緊固螺栓由于松動而嚴重發熱且變形

固定動觸頭觸指的彈簧發生異位，動、靜觸頭之間的接觸壓力不足，接觸電阻會增大，造成觸頭發熱量劇增。固定動觸頭觸指的彈簧發生異位，動觸頭的觸指發生異位變形，動、靜觸頭接觸不牢固，觸頭的載流面積不足，造成電流的經流面積降低，使接觸電阻增大，引起觸頭發熱。動觸頭的觸指發生異位變形，如圖2所示。

圖2 動觸頭的觸指發生異位變形

由于在手車動、靜觸頭接觸表面涂抹了電力復合脂，而電力復合脂的成分中含有許多細小導電金屬顆粒，當手車動、靜觸頭之間相對運動時，導電金屬顆粒會劃傷觸頭表面的鍍銀層，造成觸指內表面凸起點的鍍銀層磨損，導致觸頭間接觸電阻增大而發熱。

2 解決對策

2.1 避免出現絕緣事故，注重提升開關柜的絕緣性能

10kV 開關柜運行過程中易出現絕緣故障，而絕緣故障多由絕緣距離或空氣間隙較小所致。在日常檢修維護中，針對絕緣性能較差問題，首先需按照相關規范和標準合理控制帶電體與地面的距離，通常需大于125mm；其次涉及到的絕緣子、套管、隔板及觸頭罩等組件都要使用絕緣阻燃材料，盡量避免使用聚氯乙烯、酚醛樹脂等有機材料制作，再者必須慎重選擇隔板等重要元器件，如隔板必須采用絕緣性能良好且阻燃效果佳的絕緣材料；日常維護過程中，在條件允許的狀況下，可在開關柜絕緣凝露條件下進行耐壓試驗。

2.2 需注重檢修環節的停送電管理

如日常例行檢修和計劃性檢修都需在停電狀態下進行，勢必涉及停送電操作，而在這個過程中開關設備運行狀態會發生一定變化，影響到10kV 配網的運行方式。另一方面，配網中通常有許多10kV 開關柜，單靠配網調度部門很難實現統一調控，所以日常檢修維護可按開關柜重要程度和所在區域進行合理劃分，相應停送電管理也可根據區域和重要程度劃分來制定不同的標準和要求。

2.3 為開關柜提供良好的運行環境

10kV開關柜的安全運行對外界環境的依賴程度較高，運行環境較差勢必會影響整個開關柜的運行效果，還會降低金屬電導率，無形中加大整個開關柜母線電阻，長時間保持這樣的狀態會導致開關柜母線表面嚴重氧化。同時，如果運行溫度過高，那么內部元件的絕緣效果及使用壽命都會受到影響；如果運行溫度過低，那么內部內應力也會隨之增加。尤其在海拔較高地區，必須加強日常絕緣處理，及時做好預防維護，避免外絕緣被擊穿，一般可采用提升空氣絕緣距離的方法來提升絕緣性能，通過定期檢查運行環境的措施來保證運行隱患及時得到處理。

2.4 嚴格檢驗開關柜

在完成10kV開關柜的采購之后，需要相關工作人員對其進行全面、嚴格的質量驗收，確保其各項指標均與相關標準要求完全相符后才允許開關柜正式投入使用。筆者認為在對10kV開關柜進行質量驗收的過程中，應當將驗收重點放置在比較容易出現內部發熱問題的位置，如斷路器的動觸頭與靜觸頭螺絲是否緊固等，以便及時擰緊松脫螺絲，從而在將開關柜正式投入使用之前便可以有效消除內部過熱隱患，最大程度地降低10kV開關柜出現內部過熱問題的可能性。

總之，電氣開關柜是供電所需的設備之一，會在一定時間內通過周圍環境以及您自己元素的影響產生內部熱量。打開和關閉時，電力供應不可避免地會正常影響，在某些情況下，其他設施的運行也可能會停止。我們重視這個問題，客觀地分析發燒的原因，并展示每個原因的解決方案。由此可見，本文的研究也就顯得十分的有意義。