改造后的電力系統(tǒng)大電流柜過(guò)熱分析及處理

張政

【摘??要】通過(guò)對(duì)新改造的鎧裝移開(kāi)式金屬封閉開(kāi)關(guān)大電流柜過(guò)熱現(xiàn)象的分析，進(jìn)行了有針對(duì)性的改進(jìn)，徹底消除了10kV大電流柜過(guò)熱的異常，提高了一次設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

【關(guān)鍵詞】大電流柜;過(guò)熱;分析;處理

1.改造后大電流柜過(guò)熱情況

某水電廠1號(hào)機(jī)在機(jī)組增容改造中，將機(jī)組出口刀閘由原來(lái)的戶內(nèi)式隔離刀閘（GN10—10T/4000）改為鎧裝移開(kāi)式金屬封閉開(kāi)關(guān)柜（KYN28-12/4000）。改造完成后，機(jī)組在長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)鎧裝移開(kāi)式金屬封閉開(kāi)關(guān)柜柜體內(nèi)整體過(guò)熱的現(xiàn)象。通過(guò)紅外成像測(cè)溫手段，發(fā)現(xiàn)該大電流柜柜體之間隔板發(fā)熱，柜頂與封母接口處隔板發(fā)熱，超出規(guī)程規(guī)定值，而且在大電流柜體內(nèi)部能夠明顯有電磁振動(dòng)聲響。

2.大電流柜過(guò)熱原因的具體分析

通過(guò)對(duì)大電流柜的設(shè)計(jì)原理、制造材料、安裝工藝、運(yùn)行維護(hù)等多方面的分析，排除了因接觸電阻增加引起過(guò)熱的可能性，主要是該開(kāi)關(guān)柜為新制造后出廠安裝，投運(yùn)前進(jìn)行過(guò)觸頭調(diào)整試驗(yàn)，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，數(shù)據(jù)在合格范圍內(nèi)。而且經(jīng)過(guò)對(duì)大電流柜的整體溫度測(cè)量，動(dòng)靜觸頭結(jié)合處的溫度在75度左右，并沒(méi)有明顯超標(biāo)現(xiàn)象。

初步判定造成過(guò)熱的原因有以下幾個(gè)方面：

一是載流體的截面積偏小，考慮裕度不足，導(dǎo)致在機(jī)組額定電流值（3234A）時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重。

二是在設(shè)計(jì)時(shí)，柜體內(nèi)采用的鍍鋅鋼板，并且鋼板的開(kāi)孔距離過(guò)小，在電流達(dá)到一定程度時(shí)，即使切斷導(dǎo)磁環(huán)，仍然產(chǎn)生了較明顯的渦流現(xiàn)象，防渦流措施欠缺，導(dǎo)致渦流發(fā)熱。

三是柜頂與封母接口間開(kāi)有大方孔，由于裸母線對(duì)柜間之間距離不足，柜體內(nèi)部的母線段支撐不足，導(dǎo)致電磁振動(dòng)聲響較大。

四是柜體內(nèi)部在設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有安裝強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)施，柜體僅靠后柜門的φ10散熱孔散熱，導(dǎo)致柜體內(nèi)部熱量散發(fā)路徑過(guò)小，運(yùn)行中的發(fā)熱量不能及時(shí)從柜體散出，從而造成柜體整體發(fā)熱現(xiàn)象嚴(yán)重。

3.改進(jìn)方案實(shí)施

根據(jù)以上分析的過(guò)熱原因，利用檢修期實(shí)施了改進(jìn)方案：

一是增大導(dǎo)線過(guò)流截面，將大電流柜中的三相100mm×10mm母線銅排更換為三相120mm×10mm銅排;以便載流母排能在設(shè)備額定運(yùn)行工況下承受額定電流，減少發(fā)熱量。

二是采用不銹鋼材料重新制作套管安裝隔板以替代原鋅隔板。直接采用不銹鋼材料制作兩塊柜頂隔板，用以替代原柜頂鍍鋅鋼板及鋅質(zhì)隔板。將固定穿墻套管的原鋼制螺栓更換為不銹鋼螺栓。避免發(fā)生渦流發(fā)生。

三是將大電流柜側(cè)面穿墻套管安裝孔處改造，按最大可能的情況開(kāi)長(zhǎng)方孔，以擴(kuò)大導(dǎo)磁體與主母線之間的距離。解決電磁振動(dòng)引起的異音。

四是在大電流柜頂部出線箱檢修門開(kāi)φ10共計(jì)176個(gè)散熱孔，加強(qiáng)柜體頂部出線箱散熱;在下柜室隔板開(kāi)孔加裝2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷，柜體間隔底板、柜頂板，上部后柜門更換為帶散熱孔板。通過(guò)溫控器根據(jù)柜內(nèi)溫度控制該軸流風(fēng)機(jī)的啟停。為了及時(shí)方便的發(fā)現(xiàn)設(shè)備過(guò)熱情況，在大電流柜內(nèi)小車動(dòng)、靜觸頭、母排連接部位均貼變色示溫貼紙，溫度為90℃、100℃、110℃。

在設(shè)備投入運(yùn)行前，對(duì)柜內(nèi)銅排、絕緣子、帶電指示器、穿墻套管整體嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了交直流耐壓試驗(yàn)，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，數(shù)據(jù)在合格范圍內(nèi)。

4.改造后效果

通過(guò)改造前后的大電流柜體溫度數(shù)據(jù)比較，效果非常明顯，為機(jī)組滿負(fù)荷安全運(yùn)行提供了保證。

一是在機(jī)組額定負(fù)荷的運(yùn)行工況下，改造后的大電流柜上下部溫度在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行中，最低溫度51度，比改造前的基本在同時(shí)段的溫度71度低20度。大電流柜兩側(cè)的柜體溫度同時(shí)也明顯的下降。

二是改造前最高點(diǎn)的溫度93度，該處過(guò)熱現(xiàn)象完全消除。改造后的母線整體溫度約在78度左右，比起改造前下降效果明顯。

三是經(jīng)過(guò)全面對(duì)柜體進(jìn)行紅外成像測(cè)溫，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的過(guò)熱點(diǎn)，原有的過(guò)熱點(diǎn)溫度明顯下降，并且能夠控制在規(guī)程要求的范圍內(nèi)，設(shè)備過(guò)熱現(xiàn)象基本消除。

四是新增加的柜體內(nèi)部通風(fēng)風(fēng)扇，能夠根據(jù)溫度控制儀的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)，增加了柜體內(nèi)部的熱空氣循環(huán)能力，對(duì)降低設(shè)備過(guò)熱也起到良好的輔助作用。

5.成果運(yùn)用

該廠1號(hào)機(jī)大電流過(guò)熱處理之后，在后續(xù)兩年的2、3號(hào)機(jī)的大電流柜的制作、安裝過(guò)程中，充分吸取了1號(hào)機(jī)改造中出現(xiàn)的不足。改進(jìn)方案中的很多做法，在大電流柜制作時(shí)就予以考慮，比如，增加了載流導(dǎo)體截面積，對(duì)連接螺栓全部采取不銹鋼螺栓，對(duì)柜體的隔板有原來(lái)的鍍鋅鋼板+不銹鋼鋼板改為全部采用不銹鋼鋼板，以防止渦流產(chǎn)生過(guò)熱，改進(jìn)柜體內(nèi)的不銹鋼板上的開(kāi)孔方式，增加柜體內(nèi)部的強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)備，這些措施均有效的降低了大電流柜體過(guò)熱現(xiàn)象。

根據(jù)過(guò)熱產(chǎn)生的根本原因，采取了設(shè)計(jì)優(yōu)化、安裝改進(jìn)、加強(qiáng)維護(hù)等一系列的有效措施，對(duì)制造廠家的設(shè)計(jì)、制造、安裝起到了良好的促進(jìn)作用，為鎧裝移開(kāi)式金屬封閉開(kāi)關(guān)柜在設(shè)計(jì)、制造、安裝過(guò)程中有一定的啟示作用。

（作者單位：大唐石泉水力發(fā)電廠）