淺析蓋下壩水電站10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜溫度高及處理

摘 要：蓋下壩水電站在夏季滿負(fù)荷運行發(fā)電期間，兩機一變擴大單元接線的10.50KVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜溫度高達(dá)69.5℃，嚴(yán)重影響電廠機組設(shè)備的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，有必要對開關(guān)柜進(jìn)行技術(shù)改造，以改善高壓側(cè)開關(guān)柜冷卻效果，提高設(shè)備安全穩(wěn)定運行的可靠性。

關(guān)鍵詞：高壓側(cè)開關(guān)；溫度高；技術(shù)改造

1 概況

蓋下壩水電站位于重慶市云陽縣和奉節(jié)縣境內(nèi)的長江一級支流長灘河中上游段，距下游長江入口45km，電站屬于引水式水力發(fā)電廠，電站總裝機3×44MW三臺立軸混流式水輪發(fā)電機組，電站10.5kV側(cè)通過2條共箱封閉母線把3臺發(fā)電機與2臺變壓器采用一機一變加兩機一變擴大單元接線。220kV側(cè)采用單母線接線，以1回220kV線路接至云陽220kV變電站。夏季滿負(fù)荷運行發(fā)電期間兩機一變擴大單元接線的10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜頻繁出現(xiàn)溫度高，開關(guān)柜殼體溫度接近限值，溫度的升高，嚴(yán)重影響機組設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行。

2 情況介紹

蓋下壩水電站自機組投產(chǎn)發(fā)電以來，在夏季滿負(fù)荷88MW運行發(fā)電期間兩機一變擴大單元接線的10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜溫度高，開關(guān)柜殼體溫度高達(dá)69.5℃。根據(jù)《電氣設(shè)備運行規(guī)程》、《中小型水電站電氣設(shè)備運行規(guī)程》、《蓋下壩水電站運行規(guī)程》的規(guī)定，封閉母線的最高允許運行溫度≤90℃，開關(guān)柜殼體最高運行運行溫度≤70℃。而電廠10.50kVⅡ段所在的#2、#3兩臺機組滿負(fù)荷88MW運行時開關(guān)柜殼體溫度為69.5℃，已經(jīng)接近了相關(guān)規(guī)程規(guī)定的限值，將嚴(yán)重威脅發(fā)電機組設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

3 10.50 kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜溫度升高的危害

3.1 在夏季運行發(fā)電期間兩機一變擴大單元接線的10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜在滿負(fù)荷88MW運行時殼體溫度高達(dá)69.5℃接近限值。嚴(yán)重影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，為了降低開關(guān)柜的溫度，只能對機組降負(fù)荷運行，才能保證10.50kVⅡ段高壓開關(guān)柜殼體溫度在65℃左右運行，這樣就影響到了電廠的經(jīng)濟效益。

3.2 在夏季10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜在#2、#3發(fā)電機組滿負(fù)荷運行時溫度高，長此下去，形成惡性循環(huán)；開關(guān)柜內(nèi)的動、靜觸頭長期在較高溫度下運行，將會直接導(dǎo)致柜內(nèi)母排螺栓連接處氧化，造成接觸面積的環(huán)境惡化，嚴(yán)重時可能造成開關(guān)柜燒毀的惡性事故；一旦夏季滿負(fù)荷運行發(fā)電期間10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜故障損壞，將會造成廠內(nèi)#2、#3發(fā)電機組將無法發(fā)電運行，在洪水季節(jié)還可能造成水資源損失。

4 10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜發(fā)熱、溫度高的原因分析

4.1 查閱核對設(shè)計資料，母排的載流面積和實際的對照完全符合相關(guān)規(guī)范要求；在運行中，檢查三相電流是平衡的，排除了因主觸頭一相或兩相接觸不良而引起的三相電流不平衡，接觸電阻增大，造成的發(fā)熱的情況。

4.2 檢查10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜的冷卻排風(fēng)機運行正常，傳感器良好，但是設(shè)備需要人為根據(jù)情況手動投入，風(fēng)機較小、功率不足，不能滿足設(shè)備正常工作的要求。

4.3 在設(shè)備停運期間，打開開關(guān)柜進(jìn)行全面的檢查：開關(guān)觸頭光滑、接觸良好；但是#2、#3機組出線的隔離刀閘，以及廠用變壓器44T、42T的隔離刀閘觸頭均是機械鎖定，所以時間長了會出現(xiàn)機械調(diào)節(jié)位間隙松動的現(xiàn)象，如果出現(xiàn)這種情況將會造成隔離刀閘接觸不良、從而將生產(chǎn)大量的熱源。

4.4 開關(guān)柜內(nèi)的母排、軟連接部分的連接情況，連接牢固可靠，不存在因連接螺栓的松動和接觸面積不夠而造成的接觸電阻增大所造成的發(fā)熱情況；但是如果設(shè)備滿負(fù)荷運行時會因為電流大引起震動，時間長久將會出現(xiàn)各連接部位的螺栓松動、形成接觸面積不夠而造成的接觸電阻增大所造成的發(fā)熱情況。

4.5 10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜的安裝布置引出的共箱母線為直角90°，該段開關(guān)柜高壓側(cè)的母排接頭較多：有#2、#3機組出線、廠用變壓器44T、42T接線以及10.50kVⅡ段高壓側(cè)的母線PT9928等多個設(shè)備均與該段高壓側(cè)開關(guān)柜的母排連接，接頭過多、設(shè)備均滿載運行也將會導(dǎo)致大量熱源產(chǎn)生；開關(guān)柜頂面冷卻風(fēng)機距離為10cm，開關(guān)柜的排風(fēng)機的散熱空間非常狹小，并且開關(guān)柜的排風(fēng)扇的散熱空間非常狹小，基本上阻止了排風(fēng)機的散熱，造成開關(guān)柜散熱空間不足、開關(guān)柜內(nèi)散熱環(huán)境差，導(dǎo)致了開關(guān)柜發(fā)熱、溫度升高。

4.6 因為受基建設(shè)計方面的缺陷影響：10.50kVⅠ/Ⅱ段高壓側(cè)開關(guān)柜和0.4kV低壓開關(guān)柜Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ段均布局在負(fù)一層房間，并且10.50kVⅠ/Ⅱ段的共箱母線也從房間的左側(cè)經(jīng)地下20多米后才引出地面；雖然在全廠安裝有排風(fēng)系統(tǒng)，但是該層房間里設(shè)備較多卻只有一組排風(fēng)機，受環(huán)境因素的影響不能有效改善環(huán)境溫度。

通過以上開關(guān)柜可能發(fā)熱原因分析、總結(jié)為以下幾種可能因素：

（1）10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜的安裝布置引出的共箱母線為90°直角引出方式，并且該段高壓側(cè)開關(guān)柜的母排接頭較多是導(dǎo)致大量熱源產(chǎn)生的一個因素。

（2）開關(guān)柜的排風(fēng)機的散熱空間非常狹小，基本上阻止了排風(fēng)機的散熱，造成開關(guān)柜散熱空間不足、散熱環(huán)境差；也導(dǎo)致了開關(guān)柜發(fā)熱、溫度升高的主要因素之一。

（3）開關(guān)柜的排風(fēng)扇功率不夠，也是直接導(dǎo)致大量熱能不能有效的排除的主要因素之一。

（4）受廠房基建布置以及環(huán)境因素影響，現(xiàn)有排風(fēng)系統(tǒng)的量能也不能滿足要求。

5 對10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜冷卻系統(tǒng)的改造

針對蓋下壩水電站10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜發(fā)熱，溫度高的現(xiàn)象進(jìn)行分析，提出開關(guān)柜的技術(shù)改造方案：

（1）設(shè)備內(nèi)部的技術(shù)改造。根據(jù)對10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜發(fā)熱原因的分析、確定。在2臺發(fā)電機組出口對應(yīng)開關(guān)柜的柜后背面的正上方改裝自動控制的排風(fēng)機，增大功率和排風(fēng)量、加大散熱能力的排放，從而達(dá)到給10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜降溫的目的；設(shè)置排風(fēng)機啟動值為60℃，當(dāng)溫度達(dá)到60℃時自動啟動排風(fēng)機，當(dāng)柜內(nèi)溫度降到50℃時自動停運風(fēng)冷系統(tǒng)并且關(guān)閉各進(jìn)出風(fēng)口?？刂品绞娇梢栽O(shè)置為：自動/切除/手動三種方式，風(fēng)機的進(jìn)出風(fēng)口的設(shè)計還應(yīng)該滿足"五防"要求、在風(fēng)冷系統(tǒng)未啟動投運時應(yīng)有蓋板自動將其遮蓋，防止灰塵、雜物進(jìn)入，必要時可以在其進(jìn)出風(fēng)口與蓋板之間裝設(shè)金屬欄柵，并且安裝12V的低電壓來防治小動物的串入，要做好杜絕該低電壓串柜的安全防范措施。

（2）外部環(huán)境的技術(shù)改造。在升壓站的10.50kVⅠ/Ⅱ段的共箱母線引出地面配電房內(nèi)加裝一臺功率適當(dāng)?shù)囊L(fēng)機，將高壓柜室的熱量從負(fù)層的共箱封閉母線通道引出，排除一部分熱量；可以根據(jù)要求設(shè)置控制方式進(jìn)行啟停，這樣就能從外部環(huán)境角度進(jìn)行有效降溫。

（3）人為控制因素。以定期工作的方式辦理工作票，停運10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜設(shè)備，對柜內(nèi)設(shè)備進(jìn)行全面排危：檢查開關(guān)柜的各母排接頭鎖緊度、對各隔離刀閘觸頭機械位間隙進(jìn)行校核；人為排除連接螺栓的松動而接觸面積不夠，造成接觸電阻增大導(dǎo)致的發(fā)熱情況。

6 總結(jié)

高壓側(cè)開關(guān)柜改造后的效果。蓋下壩電廠經(jīng)過充分論證，在2016年初的設(shè)備B級檢修中通過采用此方案對10.50kVⅡ段開關(guān)柜進(jìn)行了綜合技術(shù)改造后，10.50kVⅡ段開關(guān)柜在對應(yīng)的2臺發(fā)電機組滿負(fù)荷運行時溫度降到50℃左右，環(huán)境溫度也降到40℃以下，有效的解決了10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜溫度較高這一缺陷，使得設(shè)備運行環(huán)境得以很好的改善，從而確保發(fā)電機組達(dá)到的安全、可靠、穩(wěn)定的運行要求。

作者簡介：李斌（1976-）、男、重慶市忠縣人，大專文化、電氣值班員高級工，電氣技術(shù)員，長期從事發(fā)電廠電氣技術(shù)工作。