基于10kV開關(guān)柜發(fā)熱故障的研究與分析

廖浩

湖南平高開關(guān)有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410006

1 10kV開關(guān)柜發(fā)熱故障原因分析

對(duì)開關(guān)柜的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及工作原理分析可知，以下原因會(huì)引起開關(guān)柜發(fā)熱。（1）開關(guān)柜內(nèi)各導(dǎo)流排兩端的緊固螺栓松動(dòng)。主要包括主母線與上靜觸頭之間、下靜觸頭與電流互感器進(jìn)線側(cè)接線端子之間、電流互感器出線側(cè)接線端子與電纜頭之間導(dǎo)流排兩端的緊固螺栓松動(dòng)。（2）斷路器手車的動(dòng)觸頭與開關(guān)柜內(nèi)的靜觸頭之間插入深度不滿足技術(shù)文件規(guī)定的15-25mm的要求。手車上用于固定動(dòng)觸頭觸指的彈簧由于疲勞、異位、斷裂、脫落及動(dòng)觸頭的觸指異位、變形，動(dòng)觸頭觸指內(nèi)表面凸起點(diǎn)的鍍銀層異常磨損、脫落等。（3）用于緊固上、下靜觸頭的緊固螺栓松動(dòng)或采用單根直徑較小的螺栓固定靜觸頭，使靜觸頭與導(dǎo)流排之間的有效接觸面減少，接觸壓力降低。（4）在主母線橫向穿過開關(guān)柜時(shí)，如果開關(guān)柜母線室側(cè)面固定穿柜套管的金屬安裝板未采取隔磁措施，在大電流作用下開關(guān)柜內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的交變磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)強(qiáng)度呈非線性遞增，造成柜體異常發(fā)熱。

停電后，通過對(duì)上述各環(huán)節(jié)、各部位的全面檢查發(fā)現(xiàn)，A相主母線與上靜觸頭之間導(dǎo)流排靜觸頭側(cè)的緊固螺栓由于松動(dòng)而嚴(yán)重發(fā)熱且變形，如圖1所示。

圖1 導(dǎo)流排的緊固螺栓由于松動(dòng)而嚴(yán)重發(fā)熱且變形

固定動(dòng)觸頭觸指的彈簧發(fā)生異位，動(dòng)、靜觸頭之間的接觸壓力不足，接觸電阻會(huì)增大，造成觸頭發(fā)熱量劇增。固定動(dòng)觸頭觸指的彈簧發(fā)生異位，動(dòng)觸頭的觸指發(fā)生異位變形，動(dòng)、靜觸頭接觸不牢固，觸頭的載流面積不足，造成電流的經(jīng)流面積降低，使接觸電阻增大，引起觸頭發(fā)熱。動(dòng)觸頭的觸指發(fā)生異位變形，如圖2所示。

圖2 動(dòng)觸頭的觸指發(fā)生異位變形

由于在手車動(dòng)、靜觸頭接觸表面涂抹了電力復(fù)合脂，而電力復(fù)合脂的成分中含有許多細(xì)小導(dǎo)電金屬顆粒，當(dāng)手車動(dòng)、靜觸頭之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電金屬顆粒會(huì)劃傷觸頭表面的鍍銀層，造成觸指內(nèi)表面凸起點(diǎn)的鍍銀層磨損，導(dǎo)致觸頭間接觸電阻增大而發(fā)熱。

2 解決對(duì)策

2.1 避免出現(xiàn)絕緣事故，注重提升開關(guān)柜的絕緣性能

10kV 開關(guān)柜運(yùn)行過程中易出現(xiàn)絕緣故障，而絕緣故障多由絕緣距離或空氣間隙較小所致。在日常檢修維護(hù)中，針對(duì)絕緣性能較差問題，首先需按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)合理控制帶電體與地面的距離，通常需大于125mm；其次涉及到的絕緣子、套管、隔板及觸頭罩等組件都要使用絕緣阻燃材料，盡量避免使用聚氯乙烯、酚醛樹脂等有機(jī)材料制作，再者必須慎重選擇隔板等重要元器件，如隔板必須采用絕緣性能良好且阻燃效果佳的絕緣材料；日常維護(hù)過程中，在條件允許的狀況下，可在開關(guān)柜絕緣凝露條件下進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

2.2 需注重檢修環(huán)節(jié)的停送電管理

如日常例行檢修和計(jì)劃性檢修都需在停電狀態(tài)下進(jìn)行，勢(shì)必涉及停送電操作，而在這個(gè)過程中開關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)會(huì)發(fā)生一定變化，影響到10kV 配網(wǎng)的運(yùn)行方式。另一方面，配網(wǎng)中通常有許多10kV 開關(guān)柜，單靠配網(wǎng)調(diào)度部門很難實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)控，所以日常檢修維護(hù)可按開關(guān)柜重要程度和所在區(qū)域進(jìn)行合理劃分，相應(yīng)停送電管理也可根據(jù)區(qū)域和重要程度劃分來制定不同的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

2.3 為開關(guān)柜提供良好的運(yùn)行環(huán)境

10kV開關(guān)柜的安全運(yùn)行對(duì)外界環(huán)境的依賴程度較高，運(yùn)行環(huán)境較差勢(shì)必會(huì)影響整個(gè)開關(guān)柜的運(yùn)行效果，還會(huì)降低金屬電導(dǎo)率，無形中加大整個(gè)開關(guān)柜母線電阻，長(zhǎng)時(shí)間保持這樣的狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致開關(guān)柜母線表面嚴(yán)重氧化。同時(shí)，如果運(yùn)行溫度過高，那么內(nèi)部元件的絕緣效果及使用壽命都會(huì)受到影響；如果運(yùn)行溫度過低，那么內(nèi)部?jī)?nèi)應(yīng)力也會(huì)隨之增加。尤其在海拔較高地區(qū)，必須加強(qiáng)日常絕緣處理，及時(shí)做好預(yù)防維護(hù)，避免外絕緣被擊穿，一般可采用提升空氣絕緣距離的方法來提升絕緣性能，通過定期檢查運(yùn)行環(huán)境的措施來保證運(yùn)行隱患及時(shí)得到處理。

2.4 嚴(yán)格檢驗(yàn)開關(guān)柜

在完成10kV開關(guān)柜的采購(gòu)之后，需要相關(guān)工作人員對(duì)其進(jìn)行全面、嚴(yán)格的質(zhì)量驗(yàn)收，確保其各項(xiàng)指標(biāo)均與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求完全相符后才允許開關(guān)柜正式投入使用。筆者認(rèn)為在對(duì)10kV開關(guān)柜進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收的過程中，應(yīng)當(dāng)將驗(yàn)收重點(diǎn)放置在比較容易出現(xiàn)內(nèi)部發(fā)熱問題的位置，如斷路器的動(dòng)觸頭與靜觸頭螺絲是否緊固等，以便及時(shí)擰緊松脫螺絲，從而在將開關(guān)柜正式投入使用之前便可以有效消除內(nèi)部過熱隱患，最大程度地降低10kV開關(guān)柜出現(xiàn)內(nèi)部過熱問題的可能性。

總之，電氣開關(guān)柜是供電所需的設(shè)備之一，會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)通過周圍環(huán)境以及您自己元素的影響產(chǎn)生內(nèi)部熱量。打開和關(guān)閉時(shí)，電力供應(yīng)不可避免地會(huì)正常影響，在某些情況下，其他設(shè)施的運(yùn)行也可能會(huì)停止。我們重視這個(gè)問題，客觀地分析發(fā)燒的原因，并展示每個(gè)原因的解決方案。由此可見，本文的研究也就顯得十分的有意義。