改造后的電力系統大電流柜過熱分析及處理

張政

【摘??要】通過對新改造的鎧裝移開式金屬封閉開關大電流柜過熱現象的分析，進行了有針對性的改進，徹底消除了10kV大電流柜過熱的異常，提高了一次設備安全穩定運行的可靠性。

【關鍵詞】大電流柜;過熱;分析;處理

1.改造后大電流柜過熱情況

某水電廠1號機在機組增容改造中，將機組出口刀閘由原來的戶內式隔離刀閘（GN10—10T/4000）改為鎧裝移開式金屬封閉開關柜（KYN28-12/4000）。改造完成后，機組在長時間滿負荷運行時，發現鎧裝移開式金屬封閉開關柜柜體內整體過熱的現象。通過紅外成像測溫手段，發現該大電流柜柜體之間隔板發熱，柜頂與封母接口處隔板發熱，超出規程規定值，而且在大電流柜體內部能夠明顯有電磁振動聲響。

2.大電流柜過熱原因的具體分析

通過對大電流柜的設計原理、制造材料、安裝工藝、運行維護等多方面的分析，排除了因接觸電阻增加引起過熱的可能性，主要是該開關柜為新制造后出廠安裝，投運前進行過觸頭調整試驗，各項試驗數據均符合國家標準要求，數據在合格范圍內。而且經過對大電流柜的整體溫度測量，動靜觸頭結合處的溫度在75度左右，并沒有明顯超標現象。

初步判定造成過熱的原因有以下幾個方面：

一是載流體的截面積偏小，考慮裕度不足，導致在機組額定電流值（3234A）時發熱嚴重。

二是在設計時，柜體內采用的鍍鋅鋼板，并且鋼板的開孔距離過小，在電流達到一定程度時，即使切斷導磁環，仍然產生了較明顯的渦流現象，防渦流措施欠缺，導致渦流發熱。

三是柜頂與封母接口間開有大方孔，由于裸母線對柜間之間距離不足，柜體內部的母線段支撐不足，導致電磁振動聲響較大。

四是柜體內部在設計時，沒有安裝強制通風設施，柜體僅靠后柜門的φ10散熱孔散熱，導致柜體內部熱量散發路徑過小，運行中的發熱量不能及時從柜體散出，從而造成柜體整體發熱現象嚴重。

3.改進方案實施

根據以上分析的過熱原因，利用檢修期實施了改進方案：

一是增大導線過流截面，將大電流柜中的三相100mm×10mm母線銅排更換為三相120mm×10mm銅排;以便載流母排能在設備額定運行工況下承受額定電流，減少發熱量。

二是采用不銹鋼材料重新制作套管安裝隔板以替代原鋅隔板。直接采用不銹鋼材料制作兩塊柜頂隔板，用以替代原柜頂鍍鋅鋼板及鋅質隔板。將固定穿墻套管的原鋼制螺栓更換為不銹鋼螺栓。避免發生渦流發生。

三是將大電流柜側面穿墻套管安裝孔處改造，按最大可能的情況開長方孔，以擴大導磁體與主母線之間的距離。解決電磁振動引起的異音。

四是在大電流柜頂部出線箱檢修門開φ10共計176個散熱孔，加強柜體頂部出線箱散熱;在下柜室隔板開孔加裝2臺軸流風機進行強迫風冷，柜體間隔底板、柜頂板，上部后柜門更換為帶散熱孔板。通過溫控器根據柜內溫度控制該軸流風機的啟停。為了及時方便的發現設備過熱情況，在大電流柜內小車動、靜觸頭、母排連接部位均貼變色示溫貼紙，溫度為90℃、100℃、110℃。

在設備投入運行前，對柜內銅排、絕緣子、帶電指示器、穿墻套管整體嚴格按照國家規范標準進行了交直流耐壓試驗，各項試驗數據均符合國家標準要求，數據在合格范圍內。

4.改造后效果

通過改造前后的大電流柜體溫度數據比較，效果非常明顯，為機組滿負荷安全運行提供了保證。

一是在機組額定負荷的運行工況下，改造后的大電流柜上下部溫度在機組滿負荷運行中，最低溫度51度，比改造前的基本在同時段的溫度71度低20度。大電流柜兩側的柜體溫度同時也明顯的下降。

二是改造前最高點的溫度93度，該處過熱現象完全消除。改造后的母線整體溫度約在78度左右，比起改造前下降效果明顯。

三是經過全面對柜體進行紅外成像測溫，沒有發現明顯的過熱點，原有的過熱點溫度明顯下降，并且能夠控制在規程要求的范圍內，設備過熱現象基本消除。

四是新增加的柜體內部通風風扇，能夠根據溫度控制儀的設置，實現自動啟動，增加了柜體內部的熱空氣循環能力，對降低設備過熱也起到良好的輔助作用。

5.成果運用

該廠1號機大電流過熱處理之后，在后續兩年的2、3號機的大電流柜的制作、安裝過程中，充分吸取了1號機改造中出現的不足。改進方案中的很多做法，在大電流柜制作時就予以考慮，比如，增加了載流導體截面積，對連接螺栓全部采取不銹鋼螺栓，對柜體的隔板有原來的鍍鋅鋼板+不銹鋼鋼板改為全部采用不銹鋼鋼板，以防止渦流產生過熱，改進柜體內的不銹鋼板上的開孔方式，增加柜體內部的強制通風設備，這些措施均有效的降低了大電流柜體過熱現象。

根據過熱產生的根本原因，采取了設計優化、安裝改進、加強維護等一系列的有效措施，對制造廠家的設計、制造、安裝起到了良好的促進作用，為鎧裝移開式金屬封閉開關柜在設計、制造、安裝過程中有一定的啟示作用。

（作者單位：大唐石泉水力發電廠）