鎧裝移開式戶內(nèi)封閉手車柜觸頭運(yùn)行超溫消除措施的研究與探討

孫建中　全曉陽

[摘要]戶內(nèi)鎧裝移開式封閉手車柜，因具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、布置簡單、安裝方便等特點(diǎn)，在電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。但是由于設(shè)計(jì)制造和產(chǎn)品質(zhì)量以及運(yùn)行維護(hù)等方面的諸多原因，造成投運(yùn)后易發(fā)生隔離觸頭嚴(yán)重發(fā)熱燒壞，導(dǎo)致供電可靠性降低，經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)巨大。文章介紹了運(yùn)行中的鎧裝型手車開關(guān)柜隔離觸頭嚴(yán)重發(fā)熱造成事故的情況，并進(jìn)行了原因分析，找到了降低觸頭發(fā)熱的措施。

[關(guān)鍵詞]封閉手車柜隔離觸頭超溫研究消除

1事故情況

2005年7月4日和2006年9月13日，我局所屬荊關(guān)110kV變電站，發(fā)生了兩次鎧裝型手車開關(guān)柜上下隔離觸頭運(yùn)行中，在負(fù)荷電流約占觸頭額定通流容量1／3的情況下，嚴(yán)重發(fā)熱造成事故，被迫停電進(jìn)行搶修。

我局針對鎧裝型手車開關(guān)柜運(yùn)行中，在負(fù)荷電流不大的情況下嚴(yán)重發(fā)熱問題，進(jìn)行了深入的原因分析研究和攻關(guān)，制訂了較為科學(xué)合理的解決措施，經(jīng)實(shí)施后，取得了明顯的效果，保證了設(shè)備的健康運(yùn)行，提高了供電可靠性?，F(xiàn)將原因的分析及降低觸頭發(fā)熱的措施，與電力同行交流，并祈請指正。

2原因分析

2.1自然通風(fēng)散熱效果差

設(shè)計(jì)制造時柜體結(jié)構(gòu)未充分考慮合理有效的自然通風(fēng)散熱問題。在大負(fù)荷情況下，電器接頭接觸部分容易出現(xiàn)溫升過高現(xiàn)象。

2.2材料工藝質(zhì)量差

主要原因是由于市場有色金屬漲價因素或加工精度不高及材料質(zhì)量低下，觸頭組疊不嚴(yán)密，緊縮彈簧壓力不夠，導(dǎo)致隔離插頭的動、靜觸頭接觸壓力和通流容量不夠，尤其是觸指在電氣操作次數(shù)較多時，緊縮彈簧極易產(chǎn)生金屬疲勞效應(yīng)，引起接觸壓力減小，在流過較大電流時即嚴(yán)重發(fā)熱，因柜體內(nèi)自然通風(fēng)散熱條件差，時間稍長即會造成拉簧式扁觸頭或梅花式觸頭緊固壓力彈簧退火，導(dǎo)致觸指壓力進(jìn)一步減小，引起發(fā)熱。而發(fā)熱又進(jìn)一步增大了接觸電阻，所增大的接觸電阻，又加劇了接觸部分的氧化和發(fā)熱程度。在監(jiān)控不能及時到位的情況下，將導(dǎo)致動觸頭對靜觸頭之間放電，灼傷接觸表面，造成觸頭有效接觸面積減小，形成惡性循環(huán)。情況嚴(yán)重時將會引起拉弧，其電弧又往母線側(cè)延伸，波及電流互感器、母線及相鄰間隔柜。此種現(xiàn)象在采用梅花式隔離觸頭的柜中尤為突出。

2.3有些制造廠家的產(chǎn)品以小標(biāo)大

個別制造廠家所生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際穩(wěn)定載流量與標(biāo)稱容量不符。貨到現(xiàn)場后，使用單位只做設(shè)備交接試驗(yàn)。尤其是在投入運(yùn)行后，因手車柜推進(jìn)柜內(nèi)，上下隔離觸頭合上后即處于密封狀態(tài)，柜內(nèi)母線側(cè)帶電，正常檢修時試驗(yàn)人員沒條件做載流導(dǎo)體的額定電流及溫升試驗(yàn)。不能通過試驗(yàn)的技術(shù)手段來發(fā)現(xiàn)觸頭接觸情況的好壞。往往在實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷電流在達(dá)到標(biāo)稱容量的50％～60％時，設(shè)備就嚴(yán)重發(fā)熱。

2.4裝置性缺陷

部分手車柜產(chǎn)品存在操作時機(jī)械傳動部分卡滯，拉、合困難現(xiàn)象。拉合幾次動插觸頭就會歪斜偏心或合不到位，造成接觸不良。合上后，不能檢查其合后接觸狀態(tài)良好與否。運(yùn)行中在大負(fù)荷電流所造成的電磁振動力的作用下接觸部分螺絲松動，引起動靜觸頭或接頭表面形成間隙，導(dǎo)致間隙火花放電，其能量雖不大，但溫度可達(dá)攝氏百度甚至上千度，造成觸頭表面形成嚴(yán)重的電腐蝕麻坑現(xiàn)象，從而降低了有效接觸面積，導(dǎo)致接觸電阻進(jìn)一步增大而引起嚴(yán)重發(fā)熱。因柜體采用封閉結(jié)構(gòu)，設(shè)備巡視觀察和用紅外線測溫困難，其內(nèi)部接觸好壞不容易及時發(fā)現(xiàn)而埋下事故隱患。

3改進(jìn)措施

(1)我局經(jīng)慎重的安全技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較和論證，按照“技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、功能實(shí)用、節(jié)約投資、維護(hù)方便”的原則，采用CG2061型無線測溫報(bào)警裝置和我局設(shè)計(jì)自制的通風(fēng)裝置，在我局荊關(guān)110RV變電站10kV系統(tǒng)重負(fù)荷的配出手車柜進(jìn)行試點(diǎn)安裝，取得了明顯的效果。該裝置的工作原理見圖1。

測溫組件由熱敏電阻、CT線圈和信號處理及發(fā)射模塊組成，當(dāng)斷路器合閘投入運(yùn)行后，觸臂中通過大于50A電流時，CT輸出就能夠給傳感器信號處理模塊提供工作電源。埋設(shè)在手車觸頭附近的熱敏電阻將溫度信號傳送給信號處理模塊，模塊中的CPU將隨熱量變化的電阻信號轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字信號，連同本傳感頭的編號一起通過無線發(fā)射模塊發(fā)送出去。裝在手車柜前面板上部的CG2061顯示儀表，接收并解調(diào)這個信號，顯示斷路器手車觸頭區(qū)域上下A、B、C六個觸頭運(yùn)行溫度、柜內(nèi)溫升和濕度信息。同時判別是否超出事先預(yù)設(shè)的溫度門檻值，如溫升超限，即發(fā)出報(bào)警觸點(diǎn)信號，啟動報(bào)警裝置和通風(fēng)裝置。

(2)利用熱空氣上升，冷空氣下沉的物理原理，在手車柜開關(guān)室(三相上下隔離觸頭安裝處)頂部泄壓孔外部平面，自制安裝兩臺排風(fēng)機(jī)(200mm×200mm、75W一3m³／min)散熱裝置，該裝置有停運(yùn)時的防塵活動百葉窗，且設(shè)有高、低兩個調(diào)速檔位，利用原柜體下部進(jìn)風(fēng)口進(jìn)風(fēng)，把原柜內(nèi)溫度的自然冷卻改為人工干預(yù)機(jī)械冷卻，在不破壞柜體防護(hù)等級的前提下，最大限度的降低開關(guān)室內(nèi)導(dǎo)流部分溫度。

(3)在手車柜三相上下隔離觸頭導(dǎo)電體上，將外部熱縮材料去掉，在靠近手車動觸頭處安裝CG2061型高壓斷路器手車觸頭超溫報(bào)警裝置，安裝測試完畢后，再用熱縮材料熱縮，以加強(qiáng)絕緣。當(dāng)傳感器測得觸頭溫度大于60度時，裝置自動接通頂部泄壓孔外部平面抽風(fēng)散熱裝置，進(jìn)行通風(fēng)散熱。當(dāng)測得觸頭溫度低于55度時，排風(fēng)散熱裝置自動停止工作。排風(fēng)散熱裝置設(shè)為人工和自動兩個，分別投、停以及集中投、停控制。KYN28A－10型戶內(nèi)鎧裝移開式封閉手車柜所加裝的通風(fēng)裝置如圖2所示。

(4)在柜內(nèi)底部安裝濕度及防凝露控制器。當(dāng)傳感器檢測到柜內(nèi)所處環(huán)境濕度超出設(shè)定值85％RH時，控制器自動接通加熱器升溫，提高柜內(nèi)溫度，破壞凝露形成的條件，降低環(huán)境濕度。當(dāng)濕度降至預(yù)設(shè)定值時，控制器自動停止加熱。

(5)運(yùn)行中的手車柜要結(jié)合母線停電機(jī)會，結(jié)合大修對隔離觸頭接觸情況進(jìn)行檢查和相關(guān)螺絲緊固。并對開關(guān)及隔離觸頭接觸電阻進(jìn)行測試，可用雙臂電橋或降壓法測得，要分別測每相觸頭間接觸電阻，其測試值應(yīng)符合制造廠家提供的數(shù)椐要求。

(6)新裝隔離開關(guān)實(shí)際載流試驗(yàn)：將開關(guān)合上，在每相觸頭間加上開關(guān)銘牌額定電流值(可三相首尾相串后一起加載)?？捎么箅娏靼l(fā)生器，此時逐步升流到額定值，然后用紅外線測溫儀測觸頭表面溫度。每隔10min測一下溫升，在室溫超過35℃時，兩小時內(nèi)觸頭表面溫度不應(yīng)超過85℃，若溫升過快基本上可斷定觸頭材質(zhì)有問題，應(yīng)及時進(jìn)行更換。

(7)為保持高壓室內(nèi)清潔，變電站配備適當(dāng)功率的吸塵器，定期進(jìn)行地面除塵工作。

4改進(jìn)效果

我局于2008年4月16日至5月16日，按照上述所分析的原因與對策，開始對荊關(guān)站手車柜進(jìn)行試點(diǎn)性技術(shù)改造，在相同負(fù)荷電流條件下，通風(fēng)裝置投入前與投入20min后，柜內(nèi)斷路器手車觸頭溫度及柜內(nèi)溫度對比見表1和表2。

高壓斷路器手車觸頭超溫通風(fēng)自動報(bào)警裝置改進(jìn)后運(yùn)行效果表明，裝置裝入后對高壓柜及斷路器絕緣性能無任何影響，改進(jìn)產(chǎn)品運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定，能適時實(shí)時在線檢測手車上下六個隔離觸頭溫度及柜體內(nèi)部溫升變化情況，并能自動啟動通風(fēng)散熱裝置，運(yùn)行效果十分良好，基本達(dá)到了預(yù)期目的。需要指出的是，封閉型手車柜采用強(qiáng)制通風(fēng)散熱的措施，不是解決問題的根本辦法，其根本辦法是應(yīng)從源頭制造廠家上來提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)工藝，達(dá)到標(biāo)稱通流容量與實(shí)際通流容量相符合才是解決問題的根本辦法。

5結(jié)束語

已經(jīng)運(yùn)行的手車柜上下隔離觸頭的溫度上升和散熱與多種因素有關(guān)，我們要分析溫度升高的原因，找出解決問題的辦法，盡最大可能的增加散熱減少溫升的條件，以降低柜內(nèi)運(yùn)行溫度和提高隔離觸頭的通流能力，在自然通風(fēng)不能滿足散熱的情況下，應(yīng)考慮采用強(qiáng)制通風(fēng)。采用強(qiáng)制通風(fēng)時，應(yīng)充分考慮排氣扇安裝位置和所需要的進(jìn)、出口通風(fēng)量的合理計(jì)算以及柜體內(nèi)部的防塵措施，達(dá)到安全運(yùn)行的目的。