35kV開關(guān)柜常見溫升故障及處理措施分析

【摘 要】35kV開關(guān)柜是變電和配電過(guò)程中應(yīng)用比較廣的電力核心設(shè)備之一，開關(guān)柜的溫升問題是決定整個(gè)變配電系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。筆者結(jié)合自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)35kV開關(guān)柜常見溫升故障引起的原因進(jìn)行了分析，并提出了一些改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】開關(guān)柜；溫升故障；處理措施

最近幾十年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對(duì)電力的需求越來(lái)越大。電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全運(yùn)行對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展有著重要的保障作用，必須想辦法提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。高壓開關(guān)柜作為輸電、變電和配電系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，能控制電路的通斷，對(duì)電路起著保護(hù)和控制的作用，而35kV開關(guān)柜是當(dāng)前應(yīng)用比較廣的一種開關(guān)柜，溫升故障是影響開關(guān)柜安全運(yùn)行的不利因素之一，有必要對(duì)這一問題進(jìn)行深入的探討。

1、35kV高壓開關(guān)柜溫升故障原因分析

電力系統(tǒng)中的導(dǎo)線和接頭等處都存在著大小不同的電阻，而高壓開關(guān)柜中通過(guò)的電流較大，由焦耳定律可知，電路接通后導(dǎo)線和接頭會(huì)發(fā)熱，當(dāng)發(fā)熱量超過(guò)材料本身的承受能力時(shí)開關(guān)柜就會(huì)由于溫度過(guò)高而發(fā)生故障?？偟膩?lái)看，造成高壓開關(guān)柜溫升故障的原因主要有以下幾個(gè)方面。

1.1開關(guān)柜的生產(chǎn)工藝不完善。對(duì)于35kV高壓開關(guān)柜而言，其內(nèi)部回路的電阻主要由兩部分組成，即導(dǎo)線電阻和動(dòng)靜觸頭接觸時(shí)產(chǎn)生的電阻，而后者遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前者，可以將開關(guān)柜中的總電阻值近似等于動(dòng)靜觸頭間的電阻值大小。如果開關(guān)柜的生產(chǎn)工藝落后，就會(huì)使動(dòng)靜觸頭相接處的光滑度和平坦度不夠，當(dāng)動(dòng)靜觸頭相接觸后就不會(huì)形成平面接觸，而是一些點(diǎn)之間的接觸，電路通電以后，如果電流值過(guò)大，就會(huì)使相接處由于熱效應(yīng)而收縮，接觸面積變小，電阻值變大，進(jìn)而產(chǎn)生溫升故障[1]。

1.2開關(guān)柜的安裝過(guò)程存在問題。開關(guān)柜屬于比較精密的電力設(shè)備，對(duì)它的安裝要求比較高。如果采用的安裝工藝存在問題，會(huì)在很大程度上提高溫升故障發(fā)生的可能性。如有些重要零部件的安裝就位不精確，就會(huì)使動(dòng)靜觸頭接觸不緊密，產(chǎn)生“虛接”現(xiàn)象，這樣就導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭處的電阻值大于正常接觸時(shí)的電阻值，當(dāng)通入電流時(shí)就會(huì)發(fā)生溫升故障。

1.3操作人員的技術(shù)水平較低。開關(guān)柜作為變電和配電的重要設(shè)備之一，對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求較高，要求操作人員熟悉設(shè)備的操作規(guī)程并且具有高度的責(zé)任心。如果操作人員的安全意識(shí)淡薄、操作不熟練，就極有可能在運(yùn)行和維護(hù)過(guò)程中發(fā)生誤操作現(xiàn)象，使動(dòng)靜觸頭的接觸電阻增大而產(chǎn)生溫升事故。

1.4環(huán)境因素的影響。大量的35kV高壓開關(guān)柜所處的環(huán)境條件比較差，這也是引發(fā)溫升故障的一個(gè)不可忽略的因素。在惡劣的環(huán)境條件下，如果灰塵量比較大、維護(hù)條件跟不上，就會(huì)使開關(guān)柜中布滿灰塵，灰塵積聚過(guò)多會(huì)對(duì)導(dǎo)電過(guò)程產(chǎn)生不利影響，尤其是在動(dòng)靜觸頭接觸部位，隨著觸頭處灰塵量的增多，動(dòng)靜觸頭的電阻也逐漸增大，很容易發(fā)生溫升故障。

1.5開關(guān)柜技術(shù)更新速度慢。盡管這幾年通過(guò)政府投資對(duì)我國(guó)的輸電線路進(jìn)行了大規(guī)模的改造，淘汰了大量老化的輸電線路，也更換了大量輸電設(shè)備，但由于改造過(guò)程中沒有對(duì)整個(gè)改造工程進(jìn)行科學(xué)的整體規(guī)劃，導(dǎo)致自動(dòng)化設(shè)備的更新速度較慢，許多開關(guān)柜存在著超期服役、重要零部件老化的現(xiàn)象。有的地方?jīng)]有配置備用開關(guān)柜，使超期服役的開關(guān)柜繼續(xù)使用，這都大大增大了溫升事故發(fā)生的概率。比如某230kv變電站35kv開關(guān)柜使用過(guò)程中出現(xiàn)溫升過(guò)快問題，實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，35kV側(cè)的ZN85-40.5型斷路器其接觸電阻遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)范要求的100μΩ，而該型斷路器的某些相主回路電阻高達(dá)198μΩ，其超標(biāo)率達(dá)98%，溫升效應(yīng)大大超過(guò)相應(yīng)國(guó)標(biāo)中觸頭最大運(yùn)行溫度75℃，高達(dá)90℃。后來(lái)經(jīng)詳細(xì)測(cè)試得知，斷路器觸頭表面存在生產(chǎn)質(zhì)量水平問題，運(yùn)行時(shí)斷路器動(dòng)觸頭灼燒，使觸頭表面發(fā)黑，導(dǎo)致主回路電阻超標(biāo)。

1.6供電負(fù)荷不穩(wěn)定。開關(guān)柜的設(shè)計(jì)都是對(duì)應(yīng)一定的供電負(fù)荷的，如果供電負(fù)荷的波動(dòng)太大會(huì)在很大程度上降低開關(guān)柜的使用壽命。特別是在供電負(fù)荷過(guò)高的情況下，會(huì)使開關(guān)柜內(nèi)零部件的絕緣性能降低，使動(dòng)靜觸頭處的部件發(fā)生老化、變形量增大，如果這種現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而沒有被發(fā)現(xiàn)，最終會(huì)由于溫升過(guò)高而引發(fā)火災(zāi)，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

2、減少35kV開關(guān)柜溫升故障發(fā)生的一些措施

通過(guò)前面的分析可知，開關(guān)柜中動(dòng)靜觸頭處的電阻值變大是引發(fā)35kV開關(guān)柜溫升故障的源頭，動(dòng)靜觸頭處的發(fā)熱在開關(guān)柜運(yùn)行過(guò)程中不可避免，但我們可以采取必要的措施來(lái)將這方面的影響降到最低程度。根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為應(yīng)該從下面幾個(gè)方面努力。

2.1重視開關(guān)柜的日常檢查和維修工作。對(duì)于溫升故障應(yīng)該堅(jiān)持預(yù)防為主的原則，盡量避免事故的發(fā)生，當(dāng)事故不可避免時(shí)應(yīng)及時(shí)維修。管理部門必須重視開關(guān)柜的日常檢查工作，需要重點(diǎn)檢查動(dòng)靜觸頭的接觸情況，觀察接觸部位的零部件有沒有發(fā)生變色、變形現(xiàn)象，接觸是否良好等，當(dāng)發(fā)現(xiàn)動(dòng)靜觸頭的導(dǎo)電性能不好時(shí)，可以采用涂導(dǎo)電膏的方式降低動(dòng)靜觸頭處的接觸電阻，降低溫升效應(yīng)。檢修時(shí)還要利用先進(jìn)的溫度檢測(cè)手段對(duì)開關(guān)柜重要部位的溫度進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果決定是否需要對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行維修，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度變化異常時(shí)應(yīng)及時(shí)采用必要的應(yīng)對(duì)措施，避免更大事故的發(fā)生[2]。

2.2完善開關(guān)柜管理的規(guī)章制度和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。完善的管理制度有利于保障開關(guān)柜的長(zhǎng)期安全運(yùn)行，降低溫升故障發(fā)生的可能性，因此管理部門必須制定出完善的管理和運(yùn)營(yíng)制度及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。在制度中應(yīng)規(guī)定可進(jìn)行開關(guān)柜操作的人員資質(zhì)和技能要求、相應(yīng)負(fù)責(zé)人的具體職責(zé)、檢測(cè)和維修人員進(jìn)行開關(guān)柜維修時(shí)的注意事項(xiàng)等。同時(shí)還應(yīng)對(duì)相關(guān)人員因沒有按照管理制度和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行操作而造成事故后的處理措施，保證開關(guān)柜的檢查和維修工作嚴(yán)格按制度進(jìn)行。

2.3加快開關(guān)柜的技術(shù)更新。當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度越來(lái)越快，重要設(shè)備的更新速度也有逐漸加快的趨勢(shì)，管理部門必須意識(shí)到設(shè)備及時(shí)更新的重要性。具體到35kV開關(guān)柜來(lái)說(shuō)，隨著自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展，開關(guān)柜產(chǎn)品更新的速度也大大加快。比如，隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的不間斷自動(dòng)檢測(cè)；隨著新材料技術(shù)的發(fā)展，各種電阻率低的新型材料在開關(guān)柜的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用等。管理部門應(yīng)重視開關(guān)柜的更新?lián)Q代工作，拋棄陳舊的觀念，雖然新型開關(guān)柜的一次投資較大，但卻能保證變電和配電系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全運(yùn)行[3]。

2.4重視開關(guān)柜溫度的在線監(jiān)測(cè)和應(yīng)急工作。開關(guān)柜的溫升既然是引起電力系統(tǒng)故障的主要原因之一，在實(shí)際的工作中必須重視對(duì)開關(guān)柜溫升的檢測(cè)工作。自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代電工電子技術(shù)的發(fā)展為全面實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜的在線溫升檢測(cè)提供了可能，應(yīng)給開關(guān)柜配備在線檢測(cè)系統(tǒng)，并將檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)記錄并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)。在溫度出現(xiàn)異常的情況下迅速啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)派維修人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)，解決問題。

3、結(jié)論

35kV開關(guān)柜作為目前我國(guó)電力系統(tǒng)的常用重要設(shè)備之一，對(duì)它的管理和維護(hù)工作關(guān)乎著整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。溫升故障是35kV開關(guān)柜中最常見的故障之一，如何加強(qiáng)溫升故障的預(yù)防措施是我國(guó)電力工作者面臨的一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)。