淺談封閉式高壓柜內接頭發(fā)熱事故的預防

摘要：通過對封閉式高壓柜的運行現(xiàn)狀與接頭發(fā)熱事故的分析，指出了造成此類事故的主要原因，并對預防此類事故的方法進行了初步的研究、分析，最后指出了可行、實用的高壓柜內接頭溫度實時監(jiān)視方法。該方法在電網(wǎng)中的推廣應用具有一定的意義。

關鍵詞：封閉式高壓柜；接頭發(fā)熱；事故分析；實時監(jiān)測

運行中的電力設備經常發(fā)生接頭發(fā)熱現(xiàn)象，如不及時發(fā)現(xiàn)并處理就會導致嚴重的生產事故。近幾年廣泛運用各種先進的溫度測試設備，如：紅外熱成像儀、紅外線點溫儀等，取得了很好的效果，電力設備接頭的溫度得到了有效監(jiān)視，接頭發(fā)熱事故大大減少。封閉式高壓柜在運行中不能打開，因此無法測量運行中柜內接頭的實際溫度。密封式開關柜內接頭發(fā)熱事故在近幾年有增長的趨勢，已經成為嚴重影響安全生產的難題。結合生產實踐，我們發(fā)現(xiàn)接頭發(fā)熱事故主要發(fā)生在負荷較重的10kV小車式封閉開關柜內，下面以10kV小車式封閉開關柜為對象對此類事故進行分析。

1 10kV封閉式開關柜概況

1.1 10kV封閉式開關柜的應用概況

封閉式高壓開關柜以其安全可靠、結構緊湊、占地省、操作方便等優(yōu)點，在開閉站、小區(qū)配電室、變電站內廣泛使用。目前使用中的10kV開關柜主要存在設備型號多樣、質量參差不齊、備品備件不全、部分設備嚴重老化等問題。

1.2 封閉式開關柜結構特點

封閉式高壓開關柜的一次設備分布在3個相互獨立的隔室內，分別是開關室、母線室、出線室。按有關的規(guī)程要求，除實現(xiàn)電氣連接、控制、通風而必須在隔板上開孔外，所有隔室呈封閉狀態(tài)。在開關室內的主開關上一般有6個主插頭，有18個流過負荷電流的連接點；在出線室有連接出線電纜的3個主接頭與連接旁路刀閘的十幾個接點。以上所說連接點直接流過負荷電流，當負荷較大時存在隱患的連接點就會發(fā)熱。由于發(fā)熱點在密封柜內，運行中的柜門禁止打開，值班人員無法通過正常的監(jiān)視手段發(fā)現(xiàn)發(fā)熱缺陷。發(fā)熱嚴重時接頭會變紅甚至熔斷，直接造成生產事故。

1.3 封閉式高壓開關柜接頭事故統(tǒng)計

封閉式高壓柜內接頭發(fā)熱事故在近幾年屢有發(fā)生。10kV開關直接承擔用戶負荷，其中不少是重要負荷，如果發(fā)生突然停電事故，不但會造成不良的社會影響，而且給供電部門造成很大的經濟損失。

2 事故原因分析

事故分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)生事故的原因主要有：檢修試驗人員工作失誤，設備安裝連接工藝不當，負荷變化，設備老化變形等。

2.1 檢修試驗人員工作失誤

檢修人員進行開關檢修或試驗時必須拆開部分連接點，工作結束時再恢復原樣。由于工作人員失誤，本來應該安裝4根緊固螺栓的接頭，只裝了3根甚至只裝了1根。線路負荷較小時這樣的隱患不會被立即發(fā)現(xiàn)，當負荷突增時該接頭就會過熱。這樣的情況一般出現(xiàn)在電流互感器的連接點。事故的主要原因是檢修人員的工作態(tài)度與責任心的問題，此類事故主要發(fā)生在1997年以前，近幾年隨著檢修工作責任制的推行，此類現(xiàn)象已經大大減少。

2.2 設備的安裝、連接工藝不當

設備的安裝工藝不當主要是施工質量問題，封閉式高壓柜內小車式開關插嘴的位置與固定的插頭位置如有偏差，開關推入后插頭部分就可能接觸不實，造成發(fā)熱。這是施工安裝時的問題，需要運行人員在設備驗收時把好關。另一個連接工藝問題出在出線電纜與開關引出線的連接處。10kV連接開關的引線一般使用40mm寬鋁排，旁路刀閘一般安裝在鋁排上，出線電纜也在這一位置。10kV電纜較粗，通常只使用1根螺栓來連接運行與備用2條電纜，連接的受力面較小，電流通過的有效截面減小，于是造成發(fā)熱。

2.3 負荷突變的影響

電力負荷的變化會影響設備的溫度，正常的負荷變化引起的溫度升高不會超過規(guī)定的75℃。如果負荷增加的較多時（如比平時增加了1倍或幾倍），或者線路受到短路電流沖擊后，設備的薄弱環(huán)節(jié)就會發(fā)熱，發(fā)熱后連接點的材料會發(fā)生變形、氧化等物理或化學變化。發(fā)熱后如不及時發(fā)現(xiàn)，再次受負荷沖擊后，又會過熱，經過多次反復的惡性循環(huán)，接頭的連接狀況越來越差，最后直至造成接頭熔斷事故。

3 預防接頭發(fā)熱事故的措施及方法

密封高壓開關柜內的接頭發(fā)熱是生產中的難題，通過采取各種措施，如：實行檢修人員責任制，更新老舊設備，改進接頭的連接、安裝工藝等，可以大大減少接頭發(fā)熱事故，但是從目前的設備狀況看要想完全避免接頭發(fā)熱事故也是不現(xiàn)實的。于是希望通過監(jiān)視的方法，提前發(fā)現(xiàn)開關柜內設備接頭發(fā)熱的跡象，以便采取措施，防止出現(xiàn)惡性事故。這方面的工作我們一直在研究、探討。

3.1 目前經常使用的柜內接頭溫度監(jiān)視方法

現(xiàn)在經常使用的柜內接頭發(fā)熱監(jiān)視方法主要有：在接頭粘貼測溫蠟片；手摸柜門感知柜內溫度；通過異常氣味發(fā)現(xiàn)設備過熱；通過異常音響發(fā)現(xiàn)設備過熱等。粘貼測溫蠟片是室外接頭常用的測溫法，用在封閉柜內有很大局限性，大部分接頭通過柜門的觀察窗看不到，只能在開關停電檢修時檢查接頭有無過熱情況，對預防事故作用不大。手摸柜門的方法可大概判斷溫度有無異常，但是這種方法具有很大的隨意性與偶然性，而且由于個人感覺的差異，相同情況也會有不同判斷。當有過熱的接頭時，一定會有異常氣味或者異常聲音，特別是連接電流互感器的接頭發(fā)熱時，可以發(fā)出強烈的異常氣味，工作人員可根據(jù)氣味的來源作出進一步的判斷?？傊ㄟ^綜合應用以上幾種方法可以大概判斷開關柜內有無接頭發(fā)熱故障，但是不科學、不嚴謹，對無人值班的變電站、開閉站無實用價值。

3.2 預防封閉柜內接頭發(fā)熱事故的新方法

如何通過科學的方法發(fā)現(xiàn)開關柜內的接頭發(fā)熱故障一直是我們研究的課題之一，我們在這方面進行了多次試驗與探討。

最初試驗選擇的是直接監(jiān)測法，在接頭上安裝溫度傳感器，將溫度信號集中處理，判斷接頭溫度是否超過允許值。其技術難點是溫度傳感器的安裝，溫度信號由傳感器到處理機的傳送。要求溫度傳感器直接安裝在10kV電壓的接頭上，其體積有嚴格限制，不能影響開關的絕緣與正常運行。信號傳送使用有線方式是絕對不允許的，通過無線發(fā)射存在強電場磁場干擾與發(fā)射裝置電源不易解決的問題。這一方案最終沒有試驗成功。

隨后又進行了間接監(jiān)測的研究與試驗。主要方案是在接頭位置涂一種特種涂料，使其在規(guī)定溫度時發(fā)出特定氣體，在柜頂部安裝特定氣體的傳感器，當氣體濃度達一定值時發(fā)出報警信號。這一方法的技術難點之一是氣體的選擇，該氣體要求在空氣中含量少，不受被測物溫升后揮發(fā)氣體干擾，對此氣體檢測最好使用成熟的傳感器。難點之二是發(fā)出氣體的涂料的穩(wěn)定性，要保證在室溫中長期存放不揮發(fā)。選用氫氣與一氧化碳進行了試驗。由于受氣體濃度限制，要求傳感器靈敏度較高（帶來干擾信號太多的問題）。此方案雖然有所突破，但由于其成本太高，不易在生產中推廣應用而最終被否定。

最后受手摸感知法的啟發(fā)，決定通過監(jiān)視開關柜內空氣溫度的方法來判斷有無接頭發(fā)熱故障?？傮w方案是在每臺開關柜頂?shù)呐艢饪咨习惭b一個溫度傳感器，如果空氣溫度達到規(guī)定值即發(fā)出報警信號；或是柜內空氣溫度與環(huán)境溫度差值到規(guī)定值時即報警。具體溫度報警定值要通過試驗的方法確定。我們先將傳感器的溫度信號經過模數(shù)轉換后輸入計算機作記錄，然后將開關的負荷數(shù)據(jù)（變電站內的監(jiān)控機實測信息）也存入同一臺計算機，通過對比分析，確定開關負荷與溫度的關系曲線，根據(jù)溫度曲線確定其報警溫度值。報警信號由計算機發(fā)出，直接送到控制室?？刂剖覂鹊闹蛋鄦T也可以通過計算機隨時查詢開關柜內的實時溫度值。對于無人值班變電站，可以將過熱信號作為一個遙測量通過RTU直接送到監(jiān)控中心。這一測溫方法溫度傳感器安裝方便簡單，運行可靠，投入較小，技術成熟后可在變電站內大量應用。

小結

實時監(jiān)視開關柜內接頭溫度從目前的生產形勢來看還是必要的。總結以上分析看出，通過監(jiān)視柜內空氣溫度來間接監(jiān)視柜內接頭的運行狀況是可行的，完全可以起到預防接頭事故的目的。

參考文獻

［1］戶內高壓開關柜訂貨技術條件，DL404-91.中華人民共和國行業(yè)標準。