高壓開(kāi)關(guān)柜實(shí)際溫升超標(biāo)的原因及對(duì)策研究

摘要：進(jìn)入21世紀(jì)之后，我國(guó)電網(wǎng)得到了快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)設(shè)備也得到了提高，使得高壓開(kāi)關(guān)柜的使用逐漸頻繁。但高壓開(kāi)關(guān)柜由于自身的密閉性，在某些高負(fù)荷運(yùn)作的地區(qū)，高壓開(kāi)關(guān)柜的實(shí)際溫升超標(biāo)現(xiàn)象較為嚴(yán)重?；诖耍恼箩槍?duì)我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)柜實(shí)際溫升超標(biāo)的原因進(jìn)行了探析，并提出了一些應(yīng)對(duì)策略，希望給相關(guān)工作者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜；實(shí)際溫升；超標(biāo)原因；手車(chē)柜；型式試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）05-0093-03

近幾年，我國(guó)高壓電網(wǎng)系統(tǒng)逐漸增多，使得高壓開(kāi)關(guān)柜的溫升超標(biāo)逐漸頻繁，這使得設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行受到了直接的影響，若持續(xù)過(guò)熱高溫而沒(méi)有及時(shí)控制，就會(huì)嚴(yán)重影響絕緣件及相關(guān)設(shè)備的性能與使用壽命。為了改善這種現(xiàn)狀，我國(guó)電力系統(tǒng)所使用的開(kāi)關(guān)柜，必須嚴(yán)格按照采購(gòu)程序與技術(shù)章程進(jìn)行，確保入網(wǎng)的所有開(kāi)關(guān)柜都通過(guò)了相應(yīng)的型式試驗(yàn)（尤其是在溫升要求上）。從理論上講，負(fù)荷在運(yùn)行中通常達(dá)不到開(kāi)關(guān)柜的設(shè)計(jì)滿(mǎn)容量，但是在實(shí)際運(yùn)用中，情況卻不理想。本文通過(guò)分析國(guó)產(chǎn)KYN、JYN手車(chē)柜與合資生產(chǎn)的8BK20開(kāi)關(guān)柜的實(shí)際溫升數(shù)據(jù)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了在實(shí)際運(yùn)行中開(kāi)關(guān)柜的溫升水平都超過(guò)了型式試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)。基于此，本文對(duì)產(chǎn)生這種情況的原因進(jìn)行了分析，并根據(jù)實(shí)際情況提出了相關(guān)的應(yīng)對(duì)策略。

1 開(kāi)關(guān)柜實(shí)際溫升數(shù)據(jù)探析

1.1 國(guó)產(chǎn)KYN手車(chē)柜

某變電站10kV主變開(kāi)關(guān)柜型號(hào)為KYN28-10，并且配用了VD4斷路器，對(duì)其實(shí)際溫升進(jìn)行了測(cè)量，在測(cè)量之前打開(kāi)部分頂蓋，同時(shí)測(cè)試主母排溫度與開(kāi)關(guān)柜箱體外表溫度。通過(guò)測(cè)試之后，分析可知，主母排的最高溫度居然達(dá)到了100℃，而實(shí)際溫升達(dá)到了88℃，這明顯超過(guò)了主母排溫升標(biāo)準(zhǔn)的65℃。由此可見(jiàn)，該變電站溫升問(wèn)題嚴(yán)重，必須經(jīng)過(guò)一定的改進(jìn)。該變電站將開(kāi)關(guān)柜的1、2號(hào)母線橋進(jìn)行了重新制作，其銅排規(guī)格從以前的2×TMY100×10變?yōu)榱?×TMY120×10，同時(shí)也改進(jìn)了通風(fēng)系統(tǒng)。通過(guò)上述改造之后，溫升得到了一定的好轉(zhuǎn)，但是同該變電站開(kāi)關(guān)柜型式試驗(yàn)所得的溫升數(shù)據(jù)之間依然存在著很大差距。

1.2 國(guó)產(chǎn)JYN手車(chē)柜

某變電站10kV主變開(kāi)關(guān)柜型號(hào)為JYN1-10，屬于福建某開(kāi)關(guān)廠所生產(chǎn)，對(duì)其開(kāi)關(guān)柜的箱體外表面進(jìn)行了溫度測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，開(kāi)關(guān)柜的溫升速度與負(fù)荷有著非常緊密的聯(lián)系，一旦負(fù)荷增加，那么溫升速度就會(huì)加快。尤其是負(fù)荷在1900A左右的時(shí)候，其溫升尤其明顯，同時(shí)也達(dá)到了最大值47℃，這顯然不符合相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（滿(mǎn)負(fù)荷下30℃）；反之，若負(fù)荷較低（一般低于1200A）時(shí)，這個(gè)時(shí)候的溫升一般都不太明顯。

1.3 合資生產(chǎn)的手車(chē)柜

某合資廠生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)柜，型號(hào)為8BK20，屬于上海某開(kāi)關(guān)制造公司生產(chǎn)，對(duì)其內(nèi)部母線母排及開(kāi)關(guān)柜箱體外表面進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試顯示，在測(cè)試之處并沒(méi)有明顯的超標(biāo)跡象，但是通過(guò)分析可知，此時(shí)的負(fù)荷并未達(dá)到額定容量的70，而溫升實(shí)際上已接近上限。因此，合資生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)柜雖然在溫升上優(yōu)于國(guó)產(chǎn)同類(lèi)設(shè)備，但是實(shí)際溫升依然會(huì)超標(biāo)。

2 開(kāi)關(guān)柜實(shí)際溫升超標(biāo)的原因探析

從上述分析可知，不管是國(guó)產(chǎn)還是合資所產(chǎn)的開(kāi)關(guān)柜，都會(huì)存在實(shí)際溫升超標(biāo)的現(xiàn)象，這種溫升超標(biāo)的情況尤其表現(xiàn)在母排連接等部位，實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)往往都會(huì)高于型式試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)這種情況分析及總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)可知，產(chǎn)生這種情況的原因主要有以下幾個(gè)方面：

（1）所用導(dǎo)體材料未能滿(mǎn)足相關(guān)電導(dǎo)率要求，并且大部分的導(dǎo)體原材料都存在純度不夠的問(wèn)題。

（2）由于型式試驗(yàn)都是在試驗(yàn)室完成，不會(huì)超過(guò)8小時(shí)，因此持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，一般不會(huì)出現(xiàn)溫升累積效應(yīng)，其所得數(shù)據(jù)便無(wú)法等同實(shí)際中長(zhǎng)期運(yùn)行并持續(xù)發(fā)熱的設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

（3）現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)因素，比如現(xiàn)場(chǎng)在安裝與檢修的時(shí)候工藝不當(dāng)，具體以母線而言，其在加工、連接及安裝中，如果其接觸表面處理不當(dāng)（不到位、不光滑與不平整等），往往就會(huì)造成有效接觸面積的減少，從而使得接觸過(guò)程中的電阻值增大而產(chǎn)生過(guò)多的熱。

（4）在連接的地方，其緊固螺栓壓力不當(dāng)。一些員工在安裝及檢修中普遍認(rèn)為，導(dǎo)體在連接的時(shí)候，其螺栓擰得越緊其效果就越好，但實(shí)際上并非如此。尤其是當(dāng)前使用鋁質(zhì)母線的情況較為普遍，這種鋁質(zhì)母線彈性系數(shù)較小，壓力一旦達(dá)到了臨界值，而材料強(qiáng)度差，那么壓力繼續(xù)增大，就會(huì)導(dǎo)致接觸面部分隆起，這樣也就使得接觸面積減小，最終使得接觸電阻增大，大大地影響了導(dǎo)體的接觸效果。

（5）對(duì)于不同的金屬材料而言，其膨脹效應(yīng)不同。通過(guò)對(duì)我國(guó)不同金屬材質(zhì)的螺栓分析可知，銅質(zhì)、鋁質(zhì)母線產(chǎn)生的金屬膨脹系數(shù)往往要高于鋼制螺栓，這突出表現(xiàn)在螺栓的設(shè)備接頭上。在具體的運(yùn)行中，負(fù)荷及溫度變化都會(huì)使得鋁或者銅與鐵的收縮和膨脹程度存在差異進(jìn)而發(fā)生蠕變，換句話說(shuō)，金屬會(huì)在應(yīng)力作用下產(chǎn)生緩慢的塑性變形。此外，蠕變的產(chǎn)生及進(jìn)行還與接頭處的實(shí)際溫度有著莫大的關(guān)聯(lián)。相關(guān)實(shí)踐表明，一旦接頭處溫度高于80℃，接頭處的金屬往往就會(huì)產(chǎn)生熱量而出現(xiàn)膨脹，導(dǎo)致接觸面錯(cuò)開(kāi)，形成小孔隙而發(fā)生氧化；這種變化可以逐漸累積，也就是說(shuō)每次溫變循環(huán)將會(huì)使得接觸電阻堆積，最終使得熱量累積，熱量越來(lái)越大，最后反作用于接頭，使得接頭出現(xiàn)工作不良或者壞掉的現(xiàn)象。

3 高壓開(kāi)關(guān)柜實(shí)際溫升超標(biāo)應(yīng)對(duì)策略

本文結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從以下三個(gè)方面探討了高壓開(kāi)關(guān)柜實(shí)際溫升超標(biāo)的應(yīng)對(duì)策略。

3.1 預(yù)防性試驗(yàn)

應(yīng)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜及內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行定期預(yù)防性的試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其是否正常，在試驗(yàn)的時(shí)候應(yīng)按照相關(guān)的規(guī)范操作進(jìn)行。試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)中，一旦發(fā)現(xiàn)存在異常，則應(yīng)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，不能僅僅根據(jù)當(dāng)時(shí)所得的一組數(shù)據(jù)就做出草率判斷，應(yīng)全方位做好分析，最終確定故障所屬類(lèi)型。此外，當(dāng)試驗(yàn)及相關(guān)檢修完成之后，應(yīng)及時(shí)做好恢復(fù)工作，將相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備儀器及開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的各個(gè)連接點(diǎn)完全復(fù)原，以此避免人為失誤而造成的巨大損失與安全隱患。

3.2 日常運(yùn)行的檢修

為了提高開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行效率及減少安全隱患，應(yīng)做好日常的運(yùn)行檢修工作。在具體的檢修中，應(yīng)定期查看開(kāi)關(guān)的動(dòng)靜觸頭是否穩(wěn)定，其外表是否產(chǎn)生了變色，并且應(yīng)檢查觸頭及觸頭片是否光滑、合格。當(dāng)檢修完成后，為了保障開(kāi)關(guān)柜及相關(guān)部件的效率及使用壽命，可以涂抹一定的導(dǎo)電膏，以此增加導(dǎo)電性能，同時(shí)也能減少觸頭之間的電阻值。如果設(shè)備在正常運(yùn)行中，我們可以采用紅外線溫度測(cè)試儀來(lái)檢驗(yàn)觸頭及銅排溫度，一旦出現(xiàn)實(shí)際溫度過(guò)高（超標(biāo)）現(xiàn)象，首先應(yīng)及時(shí)給上級(jí)匯報(bào)，以便合理對(duì)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)試，并且還應(yīng)將有故障的設(shè)備及時(shí)切除，第一時(shí)間進(jìn)行檢查與修復(fù)。

3.3 進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)

在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是這些年才發(fā)展起來(lái)的，其依靠的是監(jiān)控技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，將其運(yùn)用在高壓開(kāi)關(guān)柜實(shí)際溫升超標(biāo)監(jiān)測(cè)中有著非常好的效果。為了提高開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行效率，應(yīng)不斷研究與開(kāi)發(fā)更加先進(jìn)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部開(kāi)關(guān)接頭、觸頭、銅排及相關(guān)附屬元件等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)其運(yùn)行情況是否正常，尤其要對(duì)溫度情況進(jìn)行及時(shí)了解。在線監(jiān)測(cè)可以將所測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)傳送給監(jiān)控計(jì)算機(jī)，而相關(guān)的操作人員就可以及時(shí)分析這些數(shù)據(jù)。此外，采用在線監(jiān)測(cè)可以設(shè)置相應(yīng)的預(yù)警值，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行的溫升超標(biāo)即將導(dǎo)致設(shè)備故障時(shí)，預(yù)警系統(tǒng)就會(huì)提前報(bào)警，以便工作人員及時(shí)采取對(duì)策，從而規(guī)避重大事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳康.高壓開(kāi)關(guān)柜的實(shí)際溫升及發(fā)熱解決措施[J].機(jī)電信息，2010，（30）：59-60.

[2] 黃勇，孫奇.高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)異常發(fā)熱分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2011，（21）.

[3] 馮政協(xié)，陸暢.一種高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)[A].2011年中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C].2011：1-3.

作者簡(jiǎn)介：邊小東（1971-），男，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，內(nèi)蒙古鄂爾多斯電業(yè)局技師，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：周 瓊）