中置式高壓開關(guān)柜發(fā)熱故障分析與預(yù)防

【摘 要】中置式高壓開關(guān)柜因結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，具有完善的防誤操作功能及開關(guān)設(shè)備互換性好等優(yōu)點(diǎn)，取代了老式的敞開式開關(guān)柜，并已在全國電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。近幾年隨著負(fù)荷的增加，中置式開關(guān)柜多次出現(xiàn)發(fā)熱故障，通過分析發(fā)熱原因，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

【關(guān)鍵詞】中置式高壓開關(guān)柜;發(fā)熱;預(yù)防

一、引言

中置式高壓開關(guān)柜在10kV電力系統(tǒng)中占有率達(dá)80%以上，隨著使用數(shù)量的增多及使用年限的延長，中置式高壓開關(guān)柜存在的設(shè)計(jì)、制造、安裝工藝等方面的問題逐漸暴露出來，尤其是載流量較大的柜體多次出現(xiàn)了發(fā)熱故障，嚴(yán)重影響著設(shè)備及電網(wǎng)的運(yùn)行安全。

中置式高壓開關(guān)柜柜體由四個(gè)單獨(dú)的隔室組成，手車室、主母線室、電纜室、繼電器儀表室，柜體外殼防護(hù)等級(jí)為IP42，各小室間防護(hù)等級(jí)IP2X。中置式高壓開關(guān)柜中有發(fā)熱隱患的隔室主要有，主母線室、電纜室、手車室，其中主母線室與電纜室中可能的發(fā)熱原因主要由于導(dǎo)體固定連接處的安裝、施工工藝不規(guī)范引起，由此而出現(xiàn)的發(fā)熱處理、預(yù)防也較為簡單。手車室內(nèi)導(dǎo)體的連接部位多為可動(dòng)連接方式即通過手車開關(guān)的搖進(jìn)、搖出實(shí)現(xiàn)手車開關(guān)一次觸頭與手車室內(nèi)靜觸頭的合、分，因此造成發(fā)熱的影響因素較多，出現(xiàn)的發(fā)熱故障類型也較多，下面結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際逐一分析造成發(fā)熱的原因及改進(jìn)建議。

二、影響的發(fā)熱因素分析

中置式高壓開關(guān)柜發(fā)熱位置主要集中于手車開關(guān)動(dòng)觸頭與手車室內(nèi)靜觸頭的結(jié)合部位，為此從以下幾個(gè)方面逐一進(jìn)行分析并預(yù)防。

1、動(dòng)、靜觸頭同心度不一致引起的發(fā)熱

中置式高壓開關(guān)柜手車室的后面板固定有母線側(cè)靜觸頭及饋線側(cè)靜觸頭，當(dāng)其與手車開關(guān)的上下動(dòng)觸頭因柜體設(shè)計(jì)加工出現(xiàn)偏差或零部件裝配精度不高，就會(huì)出現(xiàn)動(dòng)、靜觸頭的同心度不一致，造成觸頭各部位的接觸壓力不均衡，彈簧受力不均勻，個(gè)別部位由于接觸壓力過小，接觸電阻偏大，大電流運(yùn)行時(shí)就易引起發(fā)熱，導(dǎo)致動(dòng)觸頭彈簧過熱變形，進(jìn)一步降低接觸壓力，彈簧長期因受力不均、過熱、金屬疲勞積累惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致故障的發(fā)生。如某變電站的母聯(lián)開關(guān)因動(dòng)、靜觸頭同心度不一致造成手車開關(guān)上的捆綁式動(dòng)觸頭發(fā)生變形，由正常的圓形變成了橢圓形如圖1所示，經(jīng)過原因查找，發(fā)現(xiàn)由于靜觸頭安裝螺栓直徑遠(yuǎn)小于靜觸頭安裝孔直徑，緊固過程中靜觸頭安裝位置下移如圖2所示，這樣動(dòng)、靜觸頭同心度出現(xiàn)偏差，致使手車開關(guān)搖到工作位置時(shí)因動(dòng)、靜觸頭不同心將捆綁式動(dòng)觸頭擠壓變形。

2、動(dòng)、靜觸頭接觸深度不夠引起的發(fā)熱

中置式手車開關(guān)柜設(shè)計(jì)要求，手車開關(guān)搖入工作位置后手車開關(guān)觸臂上的捆綁式動(dòng)觸頭與手車室內(nèi)的靜觸頭接觸深度應(yīng)該為15mm～25mm，但由于柜體的全封閉性當(dāng)手車開關(guān)搖入工作位置后動(dòng)、靜觸頭的接觸情況用肉眼是無法直接觀察到的，為此只能采取間接測(cè)試方法進(jìn)行粗測(cè)或通過觀察接觸痕跡進(jìn)行簡單判斷，這就會(huì)經(jīng)常造成動(dòng)、靜觸頭接觸壓力不足，觸頭間放電，燒傷觸頭引起發(fā)熱。如在今年檢修中發(fā)現(xiàn)某變電站的10kV主變手車開關(guān)動(dòng)觸頭（如圖3）與靜觸頭（如圖4）因接觸深度不夠引起動(dòng)靜觸頭間發(fā)熱燒損觸頭。通過圖4的燒傷位置可看出動(dòng)、靜觸頭的接觸位置在靜觸頭的坡面上遠(yuǎn)沒有達(dá)到規(guī)定的15mm～25mm接觸深度。造成此問題原因是：（1）手車開關(guān)與柜體的生產(chǎn)廠家不同，產(chǎn)品的生產(chǎn)精度出現(xiàn)偏差：（2）動(dòng)、靜頭間的接觸深度因缺少有效的檢測(cè)手段，造成安裝精度不夠;（3）調(diào)整手段單一，只能通過增加靜觸頭底座的厚度來提高動(dòng)、靜觸頭的接觸深度。

3、動(dòng)、靜觸頭匹配性差引起的發(fā)熱

某變電站在檢修中發(fā)現(xiàn)主變饋線柜靜觸頭出現(xiàn)燒傷痕跡，手車開關(guān)的額定電流為1600A，遠(yuǎn)大于實(shí)際運(yùn)行600A左右的負(fù)荷電流，為此排除了因負(fù)荷原因造成的靜觸頭燒傷，在隨后的檢查中發(fā)現(xiàn)靜觸頭的外徑近似為78mm，手車開關(guān)上的捆綁式觸頭內(nèi)徑為78mm，這樣動(dòng)靜觸頭接觸后，觸頭壓力顯然不符合設(shè)計(jì)要求，造成觸頭燒傷也是必然的。

為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？調(diào)查中發(fā)現(xiàn)柜體的生產(chǎn)廠家與手車開關(guān)的生產(chǎn)廠家一般不是同一生產(chǎn)廠家，柜體上所用的靜觸頭是柜體生產(chǎn)廠家根據(jù)手車開關(guān)額定容量單獨(dú)采購的，由于動(dòng)、靜觸頭的配合直徑也就3mm左右，這樣在不同生產(chǎn)廠家加工誤差的存在下，柜體手車室內(nèi)的靜觸頭與手車開關(guān)觸臂上的動(dòng)觸頭極有可出現(xiàn)不匹配或配合偏差超出規(guī)定范圍情況。

三、預(yù)防措施

（1）設(shè)備采購時(shí)，要求廠家提高柜體的加工精度及裝配工藝，消除手車室與手車開關(guān)在寬度和高度上存在的誤差，增加定位釘設(shè)計(jì)，保證動(dòng)、靜觸頭完美匹配。

（2）零配件應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)件，將匹配誤差有效控制在規(guī)定范圍內(nèi)。改進(jìn)安裝工藝，提高銅排制作精度，使各段母排自然吻合，避免銅排強(qiáng)行矯正，應(yīng)力較大，接觸不可靠，造成發(fā)熱。由于銅排與靜觸頭均利用澆注于觸頭盒內(nèi)的螺孔進(jìn)行固定，銅排強(qiáng)行矯正會(huì)導(dǎo)致觸頭盒內(nèi)固定螺孔產(chǎn)生橫向應(yīng)力，應(yīng)力過大會(huì)導(dǎo)致觸頭盒產(chǎn)生裂紋，損壞絕緣件，同時(shí)引起靜觸頭變位，導(dǎo)致動(dòng)、靜觸頭同心度偏差，長期運(yùn)行狀態(tài)下，易引起發(fā)熱，手車開關(guān)觸臂受損等情況，最終導(dǎo)致開關(guān)柜故障。

（3）有條件的情況下建議開展大電流回路電阻測(cè)試（如圖5），這樣無論是因動(dòng)、靜觸頭不同心、觸頭接觸深度不夠及動(dòng)、靜觸頭不匹配等因素造成的發(fā)熱均可通過回路電阻的變化提前發(fā)現(xiàn)，讓數(shù)據(jù)來說話。證明問題所在。

四、結(jié)束語

中置式高壓開關(guān)柜的發(fā)熱問題大多是由柜體的設(shè)計(jì)、零部件采購及安裝工藝造成的，為此作為設(shè)備的使用方應(yīng)加大設(shè)備的檢驗(yàn)水平，通過不同功能的儀器、檢測(cè)工具或根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)自制工器具來全面的檢測(cè)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)性能，避免設(shè)備帶缺陷運(yùn)行給后續(xù)的日常維護(hù)帶來困難。

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作者簡介：胡金海（1991—），男，高級(jí)技師，從事油田電網(wǎng)變電站的日常維護(hù)工作。