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高压开关柜发热原因及措施
2011-06-15 15:14:42 来源:《中国新技术新产品》 作者:王磊 【 】 浏览:1866次 评论:0
  摘要:随着设备技术的提高,高压开关柜具有结构紧凑、体积小、布置简单、安装方便等特点,得到广泛的应用。然而,开关柜的内部过热是开关柜常见的故障。笔者分析了高压开关柜内接头发热事故的原因,并提出了解决措施。
  关键词:高压开关柜;发热;原因;措施 
  
  1开关柜结构特点
  高压开关柜的一次设备分布在3个相互独立的隔室内,分别是母线室、断路器室和电缆室。按有关的规程要求,除了为实现电气连接、控制、通风而必须在隔板上开孔外,所有隔室均呈封闭状态,按GB/T11022-1999规定外壳防护等级至少应达到IP2X,隔室间防护等级也至少要达到IP2X。在电缆室有连接出线电缆的3(或更多)个主接头与连接旁路刀闸的十几个接点。在断路器室内的断路器手车上一般有6个主插头,有18个流过负荷电流的连接点;以上所说连接点直接流过负荷电流,当负荷较大时存在隐患的连接点就会发热。由于发热点在密封柜内,运行中的柜门禁止打开,值班人员无法通过正常的监视手段发现发热缺陷。发热严重时接头会变红甚至熔断,直接造成生产事故。据有关资料显示,高压开关运行中,发生载流故障最多,存在的问题是:触头过热,引线过热,常扩大为绝缘故障。主要是由于开关柜的插头接触不良、插接偏心不正等原因导致过热,以致起弧烧坏设备。高压柜内接头发热事故在近几年屡有发生。
  2事故原因分析
  经过分析发现,事故发生的主要原因有:检修试验人员工作失误,设备安装连接工艺不当,负荷变化,设备老化变形,运行人员操作开关不当等。
  检修试验人员工作失误。检修人员进行开关检修或试验时必须拆开部分连接点,工作结束时再恢复原样。由于工作人员失误,本来应该安装4根紧固螺栓的接头,只装了3根甚至只装了1根,或者是试验人员紧固螺栓不到位造成接触面压力小。线路负荷较小时这样的隐患不会被立即发现,当负荷突增时该接头就会过热。这样的情况一般出现在电流互感器的连接点。事故的主要原因是检修人员的工作态度与责任心的问题,近几年随着检修工作责任制的推行,此类现象已经大大减少。
  设备的安装、连接工艺不当。设备的安装工艺不当主要是施工质量问题,高压柜内小车式开关插嘴的位置与固定的插头位置如有偏差,开关推入后插头部分就可能接触不实,造成发热。这是施工安装时的问题,需要运行人员在设备验收时把好关。另一个连接工艺问题出在出线电缆与开关引出线的连接处。10kV连接开关的引线一般使用40mm宽铝排,旁路刀闸一般安装在铝排上,出线电缆也在这一位置。10kV电缆较粗,通常只使用1根螺栓来连接2条电缆,连接的受力面较小,电流通过的有效截面减小,于是造成发热,同时电缆头制作工艺差,线夹压接力度小,也易造成过热。另外母线在加工、连接、安装过程中,对母线接触表面处理不到位、不平整、不光滑、没有涂专用电力脂等,都会导致有效接触面积减少接触电阻增大而发热。
  负荷突变的影响。电力负荷的变化会影响设备的温度,正常的负荷变化引起的温度升高不会超过75℃。如果负荷增加的较多时(如比平时增加了1倍或几倍),或者线路受到短路电流冲击后,设备的薄弱环节就会发热,发热后连接点的材料会发生变形、氧化等物理或化学变化。发热后如不及时发现,再次受负荷冲击后,又会过热,经过多次反复的恶性循环,接头的连接状况越来越差,最后便会造成接头熔断事故。
  设备变形老化。随着电网改造的进一步深入,新材料、新工艺、新设备大量在电网中推广应用,设备的健康水平也有了明显提高,但是仍有很多老旧设备还在运行。很多旧设备选用的导体材料的电导率不满足要求,多数属于导体原材料纯度不够,断路器在正常运行条件下,其导流部分发热量高,温升大,造成开关柜内温度持续升高。
  运行人员操作开关不当。运行人员在进行断路器和刀闸操作时,导电触头进入母线室,小车到工作位置时,行程开关闭合,绿灯亮,此时还应该轻摇小车,直到完全合上为止,使动、静触头完全接触,减小接触电阻。
  3预防接头发热事故的措施及方法
  密封高压开关柜内的接头发热是生产中的难题,通过采取各种措施,如:实行检修人员责任制,更新老旧设备,改进接头的连接、安装工艺等,可以大大减少接头发热事故。但是,从目前的设备状况看,要想完全避免接头发热事故也是不现实的。于是希望通过在线监视的方法,提前发现开关柜内设备接头发热的迹象,以便采取措施,防止出现恶性事故。
  目前经常使用的柜内接头温度监视方法。柜内接头发热监视方法主要有:在接头粘贴测温蜡片;手摸柜门感知柜内温度;通过异常气味发现设备过热;通过异常音响发现设备过热等。粘贴测温蜡片是室外接头常用的测温法,用在封闭柜内有很大局限性,大部分接头通过柜门的观察窗看不到,只能在开关停电检修时检查接头有无过热情况,对预防事故作用不大。手摸柜门的方法可大概判断温度有无异常,但是这种方法具有很大的随意性与偶然性,而且由于个人感觉的差异,相同情况也会有不同的判断。当有过热的接头时,一定会有异常气味或异常声音,特别是连接电流互感器的接头发热时,可以发出强烈的异常气味,工作人员可根据气味的来源作出进一步的判断。
  预防封闭柜内接头发热事故的新方法。最初试验选择的是直接监测法,在接头上安装温度传感器,将温度信号集中处理,判断接头温度是否超过允许值。其技术难点是温度传感器的安装,温度信号由传感器到处理机的传送。要求温度传感器直接安装在10kV电压的接头上,其体积有严格限制,不能影响开关的绝缘与正常运行。信号传送使用有线方式是绝对不允许的,通过无线发射存在强电场磁场干扰与发射装置电源不易解决的问题。这一方案最终没有试验成功。随后又进行了间接监测的研究与试验。主要方案是在接头位置涂一种特殊涂料,使其在规定温度时发出特定气体,在柜顶部安装特定气体的传感器,当气体浓度达一定值时发出报警信号。这一方法的技术难点之一是气体的选择,该气体要求在空气中含量少,不受被测物升温后挥发气体干扰,对此气体检测最好使用成熟的传感器。难点之二是发出气体的涂料的稳定性,要保证涂料在室温中长期存放不挥发。选用氢气与一氧化碳进行了试验。由于受气体浓度限制,要求传感器灵敏度较高(带来干扰信号太多的问题)。此方案虽然有所突破,但其成本太高,不易在生产中推广应用,最终被否定。
  最后受手摸感知法的启发,决定通过监视开关柜内空气温度的方法来判断有无接头发热故障。总体方案是在每台开关柜顶的排气孔上安装一个温度传感器,如果空气温度达到规定值即发出报警信号;或是柜内空气温度与环境温度差值达到规定值时即报警。具体报警温度定值要通过试验的方法确定。我们先将传感器的温度信号经过模数转换后输入计算机作记录,然后将开关的负荷数据也存入同一台计算机,通过对比分析,确定开关负荷与温度的关系曲线,根据温度曲线确定其报警温度值。报警信号由计算机发出,直接送到控制室。控制室内的值班员也可以通过计算机随时查询开关柜内的实时温度值。对于无人值班变电站,可以将过热信号作为一个遥测量通过RTU直接送到监控中心。这一测温方法温度传感器安装方便简单,运行可靠,投入较小,技术成熟后可在变电站内大量应用。
  参考文献
  [1]叶启明,高压开关触头发热的在线监测[J].大众用电,2009,(05)
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Tags:高压开关柜 发热 原因 措施 责任编辑:草木含羞

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