高壓開(kāi)關(guān)柜觸頭發(fā)熱原因分析及解決措施研究

摘要：高壓輸電線路的帶載能力主要取決于開(kāi)關(guān)柜和電纜的額定工作電流。但是實(shí)際中由于大部分高壓開(kāi)關(guān)柜采用小車(chē)式或中置式斷路器，經(jīng)常發(fā)生斷路器和開(kāi)關(guān)柜之間動(dòng)靜觸頭部位發(fā)熱的現(xiàn)象，影響線路的帶載能力，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜燒損等事故。本文結(jié)合實(shí)際，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜斷路器觸頭發(fā)熱的原因進(jìn)行分析，并提出應(yīng)對(duì)措施來(lái)提高設(shè)備的運(yùn)行安全。

關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜;觸頭;發(fā)熱;原因分析;應(yīng)對(duì)措施

1觸頭發(fā)熱的主要原因分析和預(yù)防措施

1.1觸頭外側(cè)的緊固彈簧張緊力不足

由于材質(zhì)或安裝匹配不當(dāng)?shù)纫蛩兀瑢?dǎo)致觸頭外側(cè)的緊固彈簧張緊力不足，造成觸頭接觸電阻增大，引起觸頭發(fā)熱;觸頭發(fā)熱又引起彈簧發(fā)熱，使彈簧的張緊力進(jìn)一步下降，加劇觸頭發(fā)熱。對(duì)于這種因素引起的觸頭發(fā)熱，必須選用優(yōu)質(zhì)的觸頭和彈簧，并定期檢查彈簧的張緊力。

1.2觸頭和導(dǎo)電臂連接過(guò)松

斷路器的觸頭一般通過(guò)螺栓和導(dǎo)電臂進(jìn)行連接，在運(yùn)行中由于受到電動(dòng)力等因素的影響，連接螺栓會(huì)發(fā)生松動(dòng)，導(dǎo)致接觸電阻增加，使連接部分溫度上升，觸頭的溫度也會(huì)隨之上升，引起緊固彈簧發(fā)熱，長(zhǎng)時(shí)間的溫升作用會(huì)使彈簧張緊力進(jìn)一步下降，導(dǎo)致觸頭發(fā)熱發(fā)黑。對(duì)于這種原因引起的觸頭發(fā)熱，必須在斷路器定期檢修時(shí)檢查觸頭的連接松動(dòng)情況，將觸頭的連接緊固作為斷路器定期檢修的一項(xiàng)固定內(nèi)容來(lái)進(jìn)行。

1.3觸頭外側(cè)的緊固彈簧選用了磁性材料

根據(jù)需要，緊固彈簧必須選用非導(dǎo)磁材料制造，以避免在運(yùn)行中負(fù)荷電流在彈簧中產(chǎn)生渦流而發(fā)熱，發(fā)熱造成彈簧逐漸退火，緊固力越來(lái)越小，接觸電阻越來(lái)越大，從而導(dǎo)致觸頭發(fā)熱或燒損。對(duì)于這種因素引起的觸頭發(fā)熱，必須在開(kāi)關(guān)柜采購(gòu)或觸頭備件采購(gòu)過(guò)程中明確提出觸頭彈簧必須選用非導(dǎo)磁材料，避免選材不當(dāng)。

1.4開(kāi)關(guān)柜靜觸頭座與母排點(diǎn)接觸

某110kV變電所6kVI段母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)B相溫度高（A相44℃、B相78℃、C相48℃），通過(guò)負(fù)荷控制和增加通風(fēng)等措施，溫度有所下降，但無(wú)法根本解決問(wèn)題，判斷為觸頭發(fā)熱，并停電處理。檢查后發(fā)現(xiàn)該開(kāi)關(guān)柜靜觸頭座與母排的連接處燒損，測(cè)量該處直流電阻分別為A相18μΩ、B相185μΩ、C相22μΩ。拆下靜觸頭座后發(fā)現(xiàn)其與母排接觸處有4個(gè)燒損點(diǎn)，分析認(rèn)為是由于加工或裝配原因?qū)е麻_(kāi)關(guān)柜靜觸頭座與母排點(diǎn)接觸，從而減小了接觸面、增大了接觸電阻，在負(fù)荷較大時(shí)導(dǎo)致靜觸頭座發(fā)熱燒損。檢修時(shí)對(duì)母排進(jìn)行了打磨處理，并更換了新的靜觸頭，檢修設(shè)備投運(yùn)后溫度監(jiān)測(cè)正常。對(duì)于這種因素引起的觸頭發(fā)熱，必須要求廠家提高加工精度和安裝工藝，必要時(shí)測(cè)量靜觸頭和母排之間的直阻。

1.5開(kāi)關(guān)柜靜觸頭和斷路器動(dòng)觸頭接觸不良

這種情況主要是由于安裝精度或加工精度達(dá)不符合要求造成靜觸頭位置不正造成動(dòng)、靜觸頭點(diǎn)接觸等接觸不良現(xiàn)象，也有可能使用了不同型號(hào)的備用斷路器造成動(dòng)、靜觸頭型號(hào)不配套等原因引起。這種情況，除要求廠家提高加工精度和安裝工藝外，必須選用配套的動(dòng)、靜觸頭;如果在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中需要使用不同型號(hào)的備用斷路器來(lái)代替原有斷路器時(shí)，必須保證動(dòng)、靜觸頭接觸良好，并測(cè)量接觸電阻滿(mǎn)足要求。

1.6開(kāi)關(guān)柜靜觸頭和斷路器動(dòng)觸頭鍍銀層厚度不符合要求

為減小接觸電阻，提高動(dòng)、靜觸頭的導(dǎo)電性能，大部分的開(kāi)關(guān)柜靜觸頭和斷路器動(dòng)觸頭都進(jìn)行了鍍銀處理，根據(jù)要求觸頭鍍銀層厚度要在9μm以上，但有案例發(fā)現(xiàn)有的廠家為了節(jié)省成本，鍍銀層厚度只有3μm～4μm，降低了觸頭的導(dǎo)電性能，在設(shè)備投運(yùn)一段時(shí)間后，由于觸頭的腐蝕和氧化等原因進(jìn)一步降低了其導(dǎo)電性能，容易出現(xiàn)觸頭發(fā)熱。對(duì)于這種情況可以要求廠家提供相關(guān)檢測(cè)報(bào)告，并在開(kāi)關(guān)投運(yùn)或定期檢修時(shí)在觸頭處涂導(dǎo)電膏，防止氧化和利于散熱降溫。

2其他應(yīng)對(duì)措施分析

2.1防止開(kāi)關(guān)觸頭接觸面氧化、臟污

開(kāi)關(guān)柜的動(dòng)觸頭是最容易發(fā)熱的部位，由于該部位接觸不良、臟污等原因，接觸電阻較大，在大電流情況下該處的熱功率很大，結(jié)果使接頭發(fā)熱嚴(yán)重，危及系統(tǒng)安全運(yùn)行。

2.2提高大容量開(kāi)關(guān)柜的散熱性能

大容量的開(kāi)關(guān)由于負(fù)載電流大，柜內(nèi)溫度高，如果散熱性能不好也容易引起開(kāi)關(guān)觸頭溫度整體上升。對(duì)于這種情況引起的發(fā)熱，可以對(duì)開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，通過(guò)改造隔板配置等措施來(lái)改變開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的風(fēng)道，提高散熱效果;對(duì)于未加裝排熱風(fēng)扇的大容量開(kāi)關(guān)柜，可以在開(kāi)關(guān)柜外殼上設(shè)計(jì)和增加風(fēng)扇。通過(guò)這些措施，可以有效提高開(kāi)關(guān)柜的散熱效果，增加開(kāi)關(guān)柜的實(shí)際帶載能力。

2.3加大手車(chē)觸頭預(yù)防性試驗(yàn)力度

由于電力負(fù)荷的不斷增加，為了提高開(kāi)關(guān)柜綜合運(yùn)行效率，需要定期對(duì)開(kāi)關(guān)柜觸頭進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，防止負(fù)荷突然劇烈增加，在開(kāi)關(guān)柜觸頭部位形成較大的電流，導(dǎo)致觸頭劇烈發(fā)熱，引起其它附屬開(kāi)關(guān)元件發(fā)生燒毀事故。在開(kāi)關(guān)柜選型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮電力負(fù)荷后期擴(kuò)容需求，并根據(jù)變電站工程特性選取高一等級(jí)的開(kāi)關(guān)容量產(chǎn)品，盡量減小開(kāi)關(guān)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中由于容量不足引起觸頭發(fā)熱事故。應(yīng)該重視在預(yù)防性試驗(yàn)中所獲得的異常試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過(guò)多次試驗(yàn)后進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，不能以某一次異常數(shù)據(jù)就進(jìn)行故障定性判斷。在檢修或試驗(yàn)完成后，應(yīng)該根據(jù)試驗(yàn)記錄認(rèn)真復(fù)原，防止人為失誤給開(kāi)關(guān)設(shè)備留下巨大的安全漏洞。

2.4開(kāi)關(guān)柜觸頭加裝無(wú)源無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)

由于開(kāi)關(guān)柜觸頭位置隱蔽，正常運(yùn)行時(shí)難于提前發(fā)現(xiàn)觸頭發(fā)熱現(xiàn)象，往往要在開(kāi)關(guān)燒損發(fā)生故障停電后才能發(fā)現(xiàn)。這不但擴(kuò)大了開(kāi)關(guān)的損傷面積，而且會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響，因此，非常有必要對(duì)觸頭發(fā)熱進(jìn)行有效監(jiān)控。例如，在變電所等房所開(kāi)關(guān)柜觸頭加裝無(wú)源無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效地監(jiān)測(cè)房所內(nèi)開(kāi)關(guān)柜觸頭的溫度和發(fā)熱狀況。測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)主要由裝在與斷路器觸頭連接的導(dǎo)電臂上的無(wú)源無(wú)線測(cè)溫探頭（每相一個(gè)探頭，探頭用不銹鋼片捆綁固定在導(dǎo)電臂上）以及安裝在開(kāi)關(guān)室墻上的信號(hào)接收主機(jī)組成。主機(jī)上有大屏幕顯示器，可以對(duì)應(yīng)顯示每個(gè)開(kāi)關(guān)柜每相觸頭的溫度，運(yùn)行人員可以在巡檢時(shí)方便查看該開(kāi)關(guān)室的每個(gè)開(kāi)關(guān)的觸頭溫度狀況，及時(shí)跟蹤觸頭的發(fā)熱情況，以便提前安排和消除開(kāi)關(guān)觸頭的發(fā)熱故障。主機(jī)還具有通訊功能，可以接入遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)或能源中心，有利于站所的無(wú)人值守。

3結(jié)語(yǔ)

總而言之，在電力設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中，高壓開(kāi)關(guān)柜觸頭發(fā)熱影響帶載能力，甚至開(kāi)關(guān)柜、斷路器燒毀的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，因此需要針對(duì)實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施防止觸頭發(fā)熱。希望未來(lái)有關(guān)的工作人員能夠更加深入地分析高壓開(kāi)關(guān)柜觸頭發(fā)熱問(wèn)題，以有效解決故障問(wèn)題，促進(jìn)相關(guān)工作的順利開(kāi)展。

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作者簡(jiǎn)介：王永剛（1995.5-），男，寧夏固原人? 單位：國(guó)網(wǎng)固原供電公司檢修分公司。