電氣開關柜發熱問題探究

王婷 張勐

摘 要：作為一種常見的電氣設備，開關柜廣泛應用與電力系統發電、輸電、配電和電能轉換過程當中，在一定程度上，開關柜的穩定性直接關系著供配網工程的運行質量。但結合電力工程實踐可知，開關柜在實際應用中容易出現發熱問題，尤其是刀閘發熱的表現尤為明顯?；诖?，在電氣工程建設管理中，應注重開關柜發熱問題的有效防控。

關鍵詞：電氣工程;開關柜;發熱;刀閘

電氣開關柜在供配網工程建設中起到至關重要的作用，其能通過斷路器、隔離開關、負荷開關等部件的作用，實現電力系統發電、輸電和配電過程的開合、控制和保護。本文在闡述電氣開關柜發熱原因的基礎上，就其發熱問題預防對策展開分析，并著重分析非小車式開關柜刀閘發熱問題，期望能有效消除開關柜發熱問題，提升開關柜的運作性能，滿足電氣工程控制需要。

一、電氣開關柜發熱原因分析

1、開關柜設計問題

開關柜在設計階段存在諸多問題：一方面，開關柜內的銅排及其連接方式設計不合理，銅排截面積選擇不合理、線排之間搭接面積不夠，導體的載流量下降，容易造成導體發熱問題。。另一方面，開關柜本身設計不合理時，會導致自身系統散熱效果受限，引起開關柜發熱。此外，刀閘動靜觸頭的設計是開關柜設計的重要內容，當開關柜觸頭接觸面積不合理時，觸頭部位的電阻值會增大，此時電流的損耗會引起開關柜溫度上升。除此之外，當刀閘合閘角度不正確時，導電的接觸面積減少，此時接觸部位的載流量不足亦會引起發熱，導致開關柜的發熱問題。

2、開關柜部件安裝應用不當

在開關柜試用前，需規范開展開關柜的安裝。通常當開關柜設備安裝不規范時，容易引起設備發熱問題。譬如在線排搭接處的安裝中，當連接導體的螺栓力矩不正確，導體接觸面的大小會不滿足相關標準要求，引起導體搭接處載流量下降，會引起發熱問題。同時在開關柜使用中，觸頭氧化、觸頭污染、觸頭接觸不良、電力負荷異常變化等，均有可能造成線路電流增大，引起溫度超過允許范圍。此外在開關柜使用中，還應規范開展柜內設備的定期維護并更換老化元件，當開關柜內導體連接松動，或刀閘動靜氧化或鍍銀層磨損時，容易造成局部結構發熱問題。

二、電器開關柜發熱問題控制策略

1、規范開展電氣開關柜設計

科學合理地開展電氣開關柜設計，能為開關柜的運行和功能控制創造良好條件。一方面，在電氣工程建設初期階段，要求在考慮工程建設需要的基礎上，嚴格按照相關標準，合理設計開關柜接線圖。同時應盡可能的選擇高品質元器件，為開關柜設內導體提供足夠的載流量。另一方面，應為開關柜具備負荷監測系統，然后在考慮監測數據和調研分析信息基礎上，進行開關柜規劃方案調整，以此來避免過流風險。此外，在開關柜高壓開關設備選擇中，要求按照《交流高壓斷路器技術標準》進行設計，從源頭上減少設備發熱問題。

2、做好開關柜安裝驗收

開關柜電氣設備安裝階段，應注重開關柜安裝質量的系統驗收。首先在開關柜安裝初期階段，要求在考慮本工程項目實際的基礎上，參考國標規范，制定完整的驗收規劃機制。隨后應在該機制的指導下，對新裝和檢修后的開關設備進行驗收交接。這樣能從檢修工藝、試驗流程等環節，實現開關柜發熱等故障問題的有效控制。其次在開關柜驗收過程中，應重視接觸電阻測定工作的開展，在實際測試中，要求接觸電阻測試不僅要滿足接觸電阻檢查標準，而且要符合觸指壓力測試規范。最后在開關柜應用中，應落實周期性管理機制，階段性、長期實行的對相關的開關設備元件進行檢查，以此來避免設備發熱問題造成的經濟損失。

3、重視開關柜設備的檢修

開關柜的控制與運作具有較強的專業性，在開關柜使用階段，任何一個故障都可能多系統整體的應用效果造成影響。對此應做好開關柜的系統檢查。其一，電力工作者應定期開展開關柜的停電檢查，在實際檢查中，應重點關注導體的接觸情況、觸頭接觸電阻、觸指壓力的檢查，確保所有設備部件的狀態參數處于標準范圍之內。其二，在開關柜檢修中，應重視預防性實驗檢查工作的開展，通過預防性檢查發現設備故障，并進行全方位檢修。其三，開關柜中的一些設備容易因氧化問題而發熱，故而在檢查中發現氧化問題時，應重視接觸面的合理打磨，規范使用絕緣漆，并清理雜質;這樣能有效避免因接觸不良而引起的開關柜發熱問題。其四，開關柜設備檢查中，除了要從管理層面提升電氣開關柜控制工作效果外，還需要對開關柜相關線路、設備元件的負荷進行科學檢查和處理。在實際檢查中，應將電流變化參數作為重點，保證相應的負荷都能被控制在設備允許范圍內。值得注意的是，應結合配電柜內設備特定的應用條件，進行電流參數的整合處理，以此來提高保護效果和應用水平。

4、及時更新老化設備

電氣開關柜長期使用中會出現設備老化問題，在一定程度上，設備老化會使得開光柜發熱故障的發生率大大增加。故而在考慮開關柜實際應用情況的基礎上，還應重視設備元件的及時更新，要求盡早替換老化元件，在保證設備、線路運行穩定性的同時，避免開關柜發熱帶來的損失。此外應值得注意的是，要提升開關柜運作的穩定性，在開關柜控制之余，可應對負荷進行控制，維持負荷輸送穩定性，這樣也能起到保護開關柜，防止開關柜發熱的作用。

三、基于開關柜發熱防控的刀閘發熱問題處理

1、刀閘發熱問題分析

刀閘是電氣開關柜中的重要設備，其多用于低壓電系統;在實際應用中，刀閘容易出現發熱問題。究其原因在于：其一，從運行環境來看，除刀閘接線端外，動靜觸頭也長期性地暴露在惡劣環境如高濕度高污穢環境中，觸面的氧化容易引起刀閘發熱。其二，受機械閉合力沖擊影響，刀閘會因機械磨損而老化，加之連接處螺絲松動等問題的影響，會造成接觸點電阻增大，這也是刀閘發熱的重要原因。其四，外界環節對導體材料造成影響時，導體材料的載流能力會發生變化，引起刀閘發熱問題。

2、刀閘發熱問題處理

要正確解決刀閘發熱問題，實現開關柜運行狀態進行有效把控。首先應重視開關柜刀閘設計的合理性，在開關柜刀閘設計中，要求系統考慮變電站的負荷情況及運行環境，對刀閘的具體參數進行規范設計。在刀閘接觸面控制中，要求刀閘動靜觸頭接觸面應受力均勻，表面沒有劃傷或毛刺。在刀閘的安裝中，應保證動靜觸頭相對位置、角度的正確性。在刀閘投入運行期間，操作刀閘時應保證刀閘合閘的操作質量，譬如，當對刀閘進行合閘時，要求注意刀閘傳動機構運動，同時控制導電桿運動狀態。在開合閘過程中，動作應迅速但應避免用力過猛損壞相關機構，減少動靜觸頭的電弧燒損。同時應落實開關柜的定期紅外測溫，及時發現刀閘發熱問題。在刀閘測溫中，可推廣溫度在線監測裝置的應用，實現刀閘超溫情況的有效預警和處理，避免刀閘溫度過高引起開關柜發熱等問題。

四、結語

電氣開關柜的使用對于整個電力系統運行具有深刻影響。隨著經濟發展，對供電能力提出了更高的要求，必須充分重視開關柜發熱問題，并針對性地進行預防處理，并重視刀閘等關鍵部件發熱問題的處置，才能提供足夠的供電可靠性以滿足社會發展的需求。

參考文獻

[1]王志彪，高炳燦，李步樓.電氣高壓開關設備技術的現狀與改進分析[J].商品與質量，2019（40）：262.

[2]鐘顯，胡洪武，劉芳，等.金屬封閉式開關柜發熱原因分析及對策探討[J].石河子科技，2019（4）：39-43.