NGC3型低壓開關柜發熱分析以及處理

杜 娜，喻 龍，吳 鑫

（武鋼有限能源環保部，湖北武漢 430081）

引言

低壓開關柜是聯絡用戶和輸電網絡的直接紐帶，是電能輸送和分配調度的直接載體，其內部安全穩定的電磁交互環境是電能轉換的直接保障，其運行的可靠性直接影響到電能供電的質量水平。

武鋼某電站汽機主廠房配電室380 V 低壓配電柜是全站低壓設備控制中心，計算負荷為Sj=1 700 kVA，Ij=2 500 A，為燃機、汽機、鍋爐、煤壓機MCC 提供動力，低壓設備采用NGC3 型正泰低壓抽屜式開關柜。

1 存在問題

NGC3 是一種模塊化、多功能的低壓配電柜，采用的柜體結構具有高度的靈活性，型材結構及連接方式對各種元器件具有兼容性。該型抽屜式全封閉低壓開關柜具備操作簡單的特點。但是隨著電站投運9 年，開關柜抽屜頻繁操作檢修造成各部件接觸松動等問題。

（1）容量超過75 kW、額定電流超150 A 電機的低壓抽屜柜，進出引線插件發熱嚴重，導致燒壞引線、短路故障時有發生，每年處理引線發熱等各種故障20多次。

（2）NGC3 開關柜抽屜為封閉式，運行人員巡檢時無法直接對開關柜內部電氣元件進行觀察監測，若柜內發熱隱患不能及時發現，長期運行會造成元件燒毀。

（3）由于本站水環真空泵、凝結水泵等電機容量為75 kW 以上，該饋電回路與電動機控制回路混裝在400 mm 的模塊內，不利于散熱導致發熱嚴重；同時各元件布置緊湊造成空間狹窄，不利于檢修。

2 原因分析

對NGC3 控制超過75 kW 大容量電機的低壓抽屜柜反復出現引線燒毀及引發短路的問題進行分析，結果如下。

（1）設計不規范

不規范的配電系統設計是NGC3 開關柜發熱的重要因素之一。當初由于投資成本的限制，設計人員沒有對大容量（≥75 kW）電機的控制進行充分地分析及連續運行的考慮，導致低壓抽屜開關柜的布局及柜內各電氣元件設計選型為標準低限，只能滿足一時需求，不能滿足長期滿負荷工況運行的要求，使得各電氣元件實際運行容量與額定容量不匹配。同時大電流對開關設備沖擊，在熱力和動力雙重外力作用下，開關設備容易出現扭曲變形和接觸不良，造成開關柜各元件發熱溫升現象嚴重。

（2）運行操作及檢修不規范

電動機和各種電氣設備檢修及停送電操作，都涉及到NGC3 型抽屜開關柜。運行人員如操作不規范，強行推入抽屜，使開關柜一次、二次插件接觸面不能有效插入，導致接觸電阻增大，造成接觸部件發熱。同時大量的熱量促使插件接觸面氧化速度加快，導致插件接觸面的電氣性能嚴重下降，發生發熱的故障。另外檢修人員技術水平不高，對NGC3 低壓柜的整體檢修過程沒有進行嚴格的回檢工作，造成開關柜元件沒有牢固接觸，在大電流負荷下，就會產生大量的熱量。

（3）NGC3抽屜柜絕緣性能老化

在處理故障的過程中發現，固定金屬插件的塑料元件，由于年久出現嚴重老化、脆化等情況，導致插件接觸面不能有效固定。同時插件的彈簧彈性也下降，造成插件接觸松動，使整個開關系統的電氣性能水平急劇下降，這些都容易造成開關柜發生單向或兩相間放電短路故障。

3 處理措施

3.1 增設多路式無線測溫系統

針對因NGC3 型配電柜運行時無法直接觀察到柜內開關設備的動、靜觸頭的動作性能，無法觀察觸頭接觸面有無變色，對柜內設備溫度無法測量的問題，將傳統的NGC3 型開關柜增設了AT-Ⅱ-D 多路式無線測溫系統。為此將1#、2#汽機共6 臺凝結水泵、4臺循環真空泵；1#、2#燃機共4臺閉式循環水泵；1#、2#煤壓機共4 臺交流潤滑油泵等18 臺重要負載電機增設AT-Ⅱ-D多路式無線測溫系統如圖1所示。

圖1 無線測溫監控圖表

將溫度傳感器安裝于開關柜內電源進線電纜和電動機出線電纜上，測量插件的接觸點的發熱溫度，以無線的方式將溫度值發射至主控室無線溫度顯示儀上，顯示儀進一步將數據通過網線上傳至計算機，接入自動化管理系統，實現溫度的遠程、在線監測和預警，解決無法直接測溫的難題。

運行人員在計算機上可以利用配套軟件生成圖表查詢實時數據、歷史數據、曲線趨勢分析如表1所列。遠程設置了無線溫度傳感器溫度高溫報警閾值。若檢測到進出引線溫度高于73℃，計算機監控畫面出現紅色報警及音響報警，運行人員將到現場進行處理。

表1 2021年6月10日某電站實時溫度數據表

3.2 加大預防性維護

日常運行維護是提高開關柜安全經濟運行的有效保障措施，加大預防性維護量，逢停必檢，檢查開關柜內各種安全隱患。實時查看開關設備的動、靜觸頭的動作性，觀察觸頭接觸面有無變色現象，查看觸頭及接觸面處絕緣材料性能。

3.3 加強規范操作、檢修及人工智能測溫系統的學習應用

執行操作票制度是防止錯誤操作的主要措施之一。運行人員進行電氣操作時必須嚴格按照操作票進行標準化操作，停送電時一人操作，一人監護，再三確認設備狀況。檢修人員檢修設備時按照設備檢修規范進行檢修，做到逐一拆分回裝，不漏掉任何零部件。

運行人員應加強微機智能測溫系統軟件的學習，熟練掌握溫度曲線查看、追蹤、報警信息處理和數據庫靈活應用，增強對控制系統自動化程度不斷提高的適應性。

4 效果分析

通過加大電氣設備預防性維護力度，及時掌握開關元件的性能，及時更換內部性能不好的元器件，使電氣元件始終屬于優良狀況，避免了因年久元件老化影響設備安全使用。

通過微機智能引入低壓開關柜增設無線溫度監測系統，較好地收集了更準確的溫度數據，效果明顯。運行中多次出現發熱情況，運行人員及時倒泵進行了處理，避免了短路等惡性事故發生。

通過強化規范操作和檢修，提高檢修質量，保證開關柜抽屜機械部分始終處于完好狀態。