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刍议10KV开关柜发热原因及防范措施
发布时间：2013-06-15 07:56 来源：未知
一、10KV开关拒手车触头发热的危害
10KV手车式开关柜是传统固定式开关柜的改进产品，在变配电所中作为联络电能用户和高等级电网间的直接枢纽。是电能转换和优化分配的主要中间控制电气设备，其内部开关元件安全经济的运行是电能高效转换的基本保障。为了检验载流部分是否合理，可以通过对应的温升试验校核开关元件的电气和机械性能，10KV开关柜内一次回路开关触头部位与可动联接处各点的最大允许温升如表1所示：表110KV开关柜各部件最大允许温升（单位：℃）的温升，应以开关设备外壳运行环境为基准，通常选取外壳运行环境温度为35℃，则对应的开关柜触头部分温升最大不能超过环境温度的30℃，联接部分温升不能超过40℃。但由于手车式开关柜所采用的移开式结构容易造成开关设备发生触头发热故障，不仅影响到开关元件的电气性能，同时还可能造成开关设备烧毁等事故，导致供配电网发生停电事故。
10KV手车式开关柜在日常运行过程中，容易出现开关动、静触头松动、操作弹簧电气性能下降等现象，导致触头或联接部位温升超过环境温度40℃以上，特别在重负荷或高温季节，造成开关触头出现严重发热现象。降低了开关柜的整体电气性能．同时外部运行环境条件的变差，外来尘杂的干扰，也会降低开关柜的电气性能，造成触头温升效应加快，开关设备发热量增多等不利因素。
开关柜触头发热是一个逐步演变的过程，刚开始触头发热异�？赡茉な咀趴毓癯鱿职踩迹ネ贩⑷炔娜攘恐荒芡ü獗盏牡绺舜蛘婵彰鸹∈�，随着运行时间的加长，伴随触头发热量的积累增多，温升的最高点多集中于触头、导电杆与真空灭弧室�？卣寰敌阅芟陆�，导致开关柜绝缘套管发生击穿事故。开关柜内电流互感器等元件在大量热量的趋势下，其运行环境将会逐步恶化，甚至可能出现电流互感器爆炸等严重后果，造成事故，导致大面积停电，也直接威胁到运行人员的安全。开关柜触头发热量可以沿着铜排母线转移到其它开关元件上，造成其它元件电气性能下降，降低系统的供电可靠性。
二、10KV开关柜触头发热的原因
2.1系统规划设计和检修维护制度不完善
系统规划设计是10KV变配电系统高效经济运行的基本保障。在开关柜容量选择时没有进行充分的负荷统计、负荷增长预测分析，造成开关设备在投运时或投运时间不长，就出现其额定容量小于负荷实时需求容量，造成开关柜长期工作在过负荷运行工况下，导致开关柜触头发热量超过设计需求。在变配电所规划时，没有考虑到工程扩建的需求，同时工程在扩建时没有对原开关设备进行容量校验。依然采用原开关设备进行供电，使得开关触头单位发热量剧烈增加，超过设计标准，造成其它开关元件电气性能下降，大大影响供电可靠性。变配电所内的开关设备在安装调试过程中，由于各方面的原因，没有严格按照相关设计和施工要求进行施工，造成开关柜内各元件问连接不规范，形成一些通电间隙，有的开关元件进出线与开关柜连接触头间没有进行良好的联接处理，导致电流过流面积降低，在触头部分发生剧烈温升现象，影响开关柜的高效经济运行。在开关设备交接验收时，没有严格按照《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》、《电力设备预防性试验规程》、产品技术条件及有关检修工艺的要求进行试验与检查，在日常检修维护过程中，没有按照相关规范严格进行操作和检查，在开关手车机构推入时，没有推到开关柜的设计位置时。导致开关柜动静触头间形成一些接触缝隙，电流就会在这里产生剧烈的电弧效应，产生大量的热量，降低开关设备的综合电气性能。
2.2误操作及工作环境差
工作人员的不良操作习惯以及开关柜工作环境条件较差也能造成开关柜触头发热。在进行开关柜检修或定期预防性试验时，检修维护人员必须严格按照检修工艺流程的要求进行操作。有的工作人员觉得检修工艺流程太繁杂，喜欢凭借个人想法和意愿进行操作，导致检修维护水平降低，给开关柜留下巨大的安全隐患。有的工作人员在检修完毕后，没有根据检修工艺流程逐一检查检修项目，使开关柜的一些紧固件少装或漏装，造成开关柜带病重新投入运行，严重影响开关柜稳定运行。在导电部位形成剧烈的发热电流，加速了开关柜触头、接头接触面处的氧化速率，大大降低了开关柜的电气性能。由于日常维护措施不完善，开关柜运行环境逐步变恶劣，灰尘等外界杂质进入开关柜后，就会在触头接触面形成一个污染层，不仅降低了开关触头的接触性能，同时污染层会阻碍开关柜电气元件的正常散热，使得开关柜内热量积累速度加快，影响开关设备的动作性能。
2.3开关柜触头结构设计不合理
当开关柜的动静触头接触面发生接触不良时，就会在接触面形成一个接触电阻，如果该电阻阻值过大时，触头发热量就会剧增，开关柜温升就会超过金属封闭开关设备材料允许的最大温度，加速动静触头接触面发生氧化反应，造成触头接触电阻继续上升。导致开关柜进入接触电阻增大一发热一氧化一接触电阻再增大一发热一氧化的恶性循环。
2009年7月21日22：00分，环境温度：40度，有功41MW，
电流2.39kA。表1 某站#602真空开关红外测温结果报告
原因分析：断路器触头接触电阻偏大，在重负荷电流下发热；断路器引出线接触电阻超标引起发热；手车触头接触不良引起发热；负荷电流过大。
图2是在实际运行过程中10KV开关柜由于触头接触不良而造成的开关动、静触头烧毁事故。图1某站开关柜触头设计不合理的发热烧毁现象
从图1可知，由于动静触头结构设计不合理。造成开关柜触头接触面电阻剧烈增加，发热燃烧造成触头烧毁事故。
三、开关手车触头发热的预防和综合处理措施
3.1加强系统规划设计和设备选型
3.1.1系统规划设计时进行充分的负荷统计、负荷增长预测分析，容量满足负荷增长需求。加强负荷监测，及时调整规划，分离调整负荷。
3.1.2所选用的高压开关设备除应满足相关国家标准外，还应符合国家电网公司《交流高压断路器技术标准》，凡已明令停止生产、使用的各种型号的开关设备，一律不得选用。
3.1.3手车触头的选择
在定制10KV开关柜时，首先应根据工程实际运行外部条件和设计单位提供的开关柜接线圈，向厂家提出满足工程需求的特殊功能和要求。为了给开关柜预留足够的过流容量，通常在开关手车触头选择过程中应选取高一等级的产品，以尽量减小开关设备在运行过程中的触头发热量。
3.2建立规范的验收、运行维护和检修制度
3.2.1完善的验收制度是开关柜高效经济运行的有力保证。
新装和检修后开关设备的交接验收必须严格按照国家和电力行业有关标准要求进行，必须产格按照《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》、《电力设备预防性试验规程》、产品技术条件及有关检修工艺的要求进行试验与检查，不合格者不得投运。
在交接试验中，应严格按照有关标准和测量方法检查接触电阻。由于在投运后的开关母线侧触头长期带电，在交接试验时应积极开展接触电阻检查和触指压力测试。
3.2.2加强运行维护。
运行人员在日常工作中，应按照相关要求实时查看开关设备各元件的动作性能，通过观察和嗅的方法查看触头接触面有无变色或氧化现象�；捎眯录际�、新设备，当开关柜处于供电运行工况时，可以通过红外温度测试仪动态监测各开关元件的实时温度，定期用红外线测温设备检查开关设备的接头部、隔离开关的导电部分（重点部位：触头、出线座等），特别在重负荷或高温季节，要加强对运行设备温升的监视，认真对待异常数据，对异常的元件或设备及时采取检修或全面更换措施，防止安全隐患扩大成事故，严重危害供配电系统的运行安全。
3.2.3开展标准化作业，规范检修工艺流程
开展标准化作业，规范检修工艺流程，严格按照检修工艺的要求进行作业，有效提高检修质量，保证设备以优良的性能投入运行。
检修人员进行停电检修时，必须仔细检查断路器回路接触情况。久未停电检修的开关母线侧触头应积极申请停电检修，并开展触头接触电阻检查和触指压力测试。防止和减少因发热引起恶性事故的发生。
预防性试验。定期对高压开关柜内设备进行预防性试验，按照试验步骤逐一进行验证。对发现有异常的数据应该结合历史数据进行分析研究，不能只靠一次数据就判断故障类型，要全方位的进行分析。在试验结束后，认真检查试验仪器和开关柜内连接点是否复原，防止人为失误给开关设备带来巨大的安全隐患。
3.3配备变配电设备自动管理系统
为了提高变配变电系统的综合自动化水平，应该为变配电所控制中心配备微机变配电设备在线自动监测监控管理系统。由于开关柜设备发热故障大多是由触头接触不良造成的，因此可以在开关柜动静触头处按照热敏电阻传感器，实时监测触头的温升效应，其具体结构如图2所示：
从图2可知，利用安装在动静触头附近的温度和湿度传感器实时动态采集开关柜内的温湿度信号，并通过对应的控制线路传输给信号处理�？椤Ｐ藕糯砟？榻治鼋峁凳蓖ü齊S485端口传输给中控室计算机供运行人员进行实时调控分析用，同时信号处理模块还具备发射、接收、多路显示、报警等功能，通过计算机实时动态的检测系统开关设备运行的参数，及时发现柜内存在的安全隐患和故障，不仅可以减少检修维护人员的工作量，同时可以提高开关设备故障处理效率，保障开关设备高效经济的运行。
三门峡富通新能源可以根据用户的需求订做各种类型的高低压配电柜开关柜。
