淺析高壓開關(guān)柜發(fā)熱故障及運(yùn)維策略

茹秋實(shí) 李浩峰 張科峻 楊欣

（國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司慶陽(yáng)供電公司，甘肅 慶陽(yáng) 745000）

高壓開關(guān)柜在電能的生產(chǎn)、輸送以及供配方面有非常重要的作用，同時(shí)這也是進(jìn)行電能調(diào)度和輸送的主要設(shè)備。而決定高壓開關(guān)柜自身功能發(fā)揮的關(guān)鍵就在于其內(nèi)部電磁交融環(huán)境的穩(wěn)定性。所以，如果在使用的過(guò)程中高壓開關(guān)柜發(fā)生故障，而且相關(guān)人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決，便會(huì)使高壓開關(guān)柜的故障發(fā)生頻率逐漸上升擴(kuò)大，而且還會(huì)影響到供電的可靠性。根據(jù)工人的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，高壓開關(guān)柜的手車的觸頭是最容易開始發(fā)熱的部位，如果該部位出現(xiàn)了發(fā)熱故障，那么對(duì)設(shè)備性能造成嚴(yán)重?fù)p害的問題是不可避免的，同時(shí)也使得對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修的時(shí)間更長(zhǎng)，在這期間對(duì)經(jīng)濟(jì)的損害也是非常大的。而引起高壓開關(guān)柜發(fā)熱的故障并不是突然之間發(fā)生的，而是日積月累形成的。對(duì)于那些在不良工作環(huán)境中或者是自身情況出現(xiàn)異常的高壓開關(guān)柜，接觸面的溫度會(huì)有所升高，而且如果電流開始出現(xiàn)熱效應(yīng)那么就會(huì)逐漸提高觸頭的溫度。在這種情況下，如果溫度的上升速度較快，就很容易讓觸頭本身的溫度超過(guò)高壓開關(guān)柜內(nèi)部電流互感器的額定耐熱標(biāo)準(zhǔn)或者比絕緣套管的耐熱標(biāo)準(zhǔn)還高，這樣一來(lái)，很容易引起電流互感器以及絕緣套管的損失，從而引起電路出現(xiàn)短路故障。同時(shí)也會(huì)時(shí)發(fā)熱故障更加明顯，影響到其他設(shè)備的運(yùn)行，最終影響到供電系統(tǒng)以及電力變壓器的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)甚至是爆炸。

一、導(dǎo)致高壓開關(guān)柜發(fā)熱故障的原因

于高壓開關(guān)柜本身而言，導(dǎo)致其發(fā)熱故障的原因有很多種，任何環(huán)節(jié)都可能引起該故障，但是主要還是表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）安裝工藝上的問題

高壓開關(guān)柜的安裝必須嚴(yán)格遵循設(shè)備本身的安裝說(shuō)明和要達(dá)到的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。安裝工藝方面如果出現(xiàn)了漏洞，很容易給高壓開關(guān)柜的運(yùn)行造成一定的隱患。比如，在安裝高壓開關(guān)柜內(nèi)部的小車式開關(guān)插嘴以及固定式插頭時(shí)，位置如果不滿足設(shè)計(jì)要求，就會(huì)導(dǎo)致兩者之間出現(xiàn)虛接的情況，接觸不合理就會(huì)引起發(fā)熱故障。所以在安裝高壓開關(guān)柜時(shí)，一定要有專業(yè)的人員對(duì)設(shè)備的施工安裝進(jìn)行全程監(jiān)督，在設(shè)備安裝完成后，還要認(rèn)真把控設(shè)備的測(cè)試和驗(yàn)收，確保設(shè)備安裝正確，有效避免后續(xù)發(fā)熱故障隱患。此外，在對(duì)母線進(jìn)行加工、連接和安裝的過(guò)程中，要保證母線表面的光滑、平整等，如果對(duì)母線的加工有缺陷，就會(huì)增加母線本身的接觸電阻值，導(dǎo)致發(fā)熱故障。

（二）工作人員在檢修和試驗(yàn)時(shí)工作不夠細(xì)致

確保高壓開關(guān)柜的安全運(yùn)行是非常重要的，所以于設(shè)備試驗(yàn)和檢修的人員來(lái)說(shuō)，必須要有較高的責(zé)任心，正確的工作態(tài)度。工作人員在正常工作時(shí)，需要將高壓開關(guān)柜的某些連接點(diǎn)拆開，然后進(jìn)行連接，確保設(shè)備試驗(yàn)和檢修工作的有效完成。這項(xiàng)工作結(jié)束以后，又需要將高壓開關(guān)柜恢復(fù)到完整的狀態(tài)。在實(shí)際的工作中，一些相關(guān)的工作人員對(duì)工作缺乏責(zé)任心，不夠認(rèn)真負(fù)責(zé)，所以很容易忽視高壓開關(guān)柜存在的隱患。比如，高壓開關(guān)柜總共有四個(gè)緊固螺栓，但是很多時(shí)候只安裝了三個(gè)或者是一個(gè)，如果螺栓沒有很好的緊固，那么很容易使接觸面的壓力減小。如果線路本身的負(fù)荷偏小，一般情況下是沒有問題的，但是如果突然增大了線路的負(fù)荷，接觸面壓力不夠就會(huì)使得接頭過(guò)熱，尤其是電流互感器的連接點(diǎn)。接觸面壓力不夠，很容易就會(huì)引起發(fā)熱故障[1]。

（三）設(shè)備更新速度慢，元件開始老化

隨著國(guó)家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的新工藝、新材料及新設(shè)備逐漸在電網(wǎng)中大力推行開來(lái)，對(duì)我國(guó)電網(wǎng)的優(yōu)化改革有非常重要的意義，但是在實(shí)際的應(yīng)用中，基本還是以老舊的高壓開關(guān)柜為主。這樣雖然能夠減少設(shè)備運(yùn)行的成本，但是卻大大降低了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠度，也極大程度上加大了故障和事故的發(fā)生頻率。那些落后的高壓開關(guān)柜，其內(nèi)部的導(dǎo)體材料純度偏低，導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能不夠，所以在使用的過(guò)程中，高壓開關(guān)柜內(nèi)部的溫度會(huì)逐漸升高。

（四）運(yùn)行操作人員專業(yè)技術(shù)不夠

在操作刀閘和斷路器時(shí)，導(dǎo)電的觸頭就會(huì)進(jìn)入到母線室，然后小車就會(huì)出現(xiàn)在工作的位置，形成開關(guān)閉合，綠色指示燈亮起。在這樣的情況下，工作人員需要輕輕地?fù)u晃小車，讓小車完全合上，同時(shí)還要確保動(dòng)觸頭和靜觸頭能完全接觸，從而有效降低接觸面的電阻值，降低發(fā)熱故障。

（五）電力負(fù)荷的突然變化

影響高壓開關(guān)柜內(nèi)部溫度最主要的因素就是電力負(fù)荷。如果電力負(fù)荷處于一個(gè)正常的發(fā)熱狀態(tài)，那么一般情況下，高壓開關(guān)柜設(shè)備的溫度上限不會(huì)大于75℃。如果線路出現(xiàn)了短路或者是其他故障時(shí)電路中的電力突然升高，那么電力負(fù)荷也會(huì)有所增加，高負(fù)荷的沖擊會(huì)使得高壓開關(guān)柜的薄弱部位運(yùn)行加速，從而使溫度升高。溫度過(guò)高，就會(huì)導(dǎo)致連接點(diǎn)的材料出現(xiàn)氧化和變形等等狀況。如果不能及時(shí)解決這個(gè)問題，那么高負(fù)荷就會(huì)持續(xù)對(duì)高壓電力柜造成沖擊，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的損害程度，長(zhǎng)久下去接頭溫度過(guò)高，就會(huì)出現(xiàn)熔斷[2]。

二、高壓開關(guān)柜發(fā)熱故障的解決措施

（一）監(jiān)視柜內(nèi)接頭的溫度

這種方法主要包括了一下幾種工作：一是在接頭處貼上測(cè)試溫度的蠟片；二是用手來(lái)感知柜門和柜內(nèi)的溫度；三是用異常氣味來(lái)判斷發(fā)熱故障；四是用異常的聲響來(lái)發(fā)現(xiàn)發(fā)熱故障；五是安裝在線溫度傳感器。第1種，通常是用來(lái)測(cè)量室外接頭的溫度，所以用在柜內(nèi)有一定的局限性。通過(guò)柜門的觀察窗是不容易看到接頭的，一般只有在停電檢修時(shí)，才會(huì)檢查接頭的發(fā)熱情況，不能很好地預(yù)防事故。第2種方法能夠大致判斷有沒有出現(xiàn)溫度異常的情況，但是這種方法隨意性和偶然性太高，人體之間的差異，所以在感官上也會(huì)有所不同。如果接頭過(guò)熱就會(huì)產(chǎn)生異常氣味或者是聲音，特別是連接點(diǎn)發(fā)熱是很容易出現(xiàn)異常氣味的，也可以由此來(lái)判斷。較為成熟可靠的是基于CT耦合取電原理的無(wú)線測(cè)溫技術(shù)，在線工作的傳感器直接等電位安裝在被測(cè)點(diǎn)上，如斷路器上下觸頭、電纜頭和母線壓接處等。一般地，傳感器通過(guò)ZigBee或者Lora無(wú)線通信方式將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)采集器，采集器采用有線RS-485或者以太網(wǎng)與計(jì)算機(jī)或者顯示終端通信。

（二）監(jiān)視柜內(nèi)空氣溫度

這種方法主要就是需要在設(shè)備頂部的排氣孔上安裝一個(gè)溫度傳感器，如果傳感器發(fā)出聲響，則說(shuō)明柜內(nèi)空氣溫度達(dá)到了規(guī)定值，具體規(guī)定值需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)規(guī)定。將傳感器的溫度信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后在輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，還要將開關(guān)的負(fù)荷數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，然后分析溫度和負(fù)荷的關(guān)系，從而得出規(guī)定值。報(bào)警信號(hào)發(fā)出后，到達(dá)控制室，相關(guān)人員就會(huì)用計(jì)算機(jī)對(duì)柜內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行查詢[3]。

（三）應(yīng)用銅管型母線

對(duì)10千伏的高壓開關(guān)柜來(lái)說(shuō)，用的較多的就是矩形銅母線，但是這種目前在開關(guān)柜中的尺寸不能有過(guò)多的限制，但是因?yàn)殡娏鬟^(guò)大的原因，通常要用多種銅排，所以對(duì)銅的消耗量是比較大的。銅管型母線的優(yōu)點(diǎn)在于：一是本身的局部放電、集膚效應(yīng)、電場(chǎng)均勻度、散熱能力等等都是矩形銅管線不能比的。二是能夠減少銅的使用量，降低成本。三是安裝和使用也更加方便。四是在矩形母線系統(tǒng)中，使用鋼管母線，或提高絕緣成本。

三、結(jié)束語(yǔ)

高壓開關(guān)柜在電網(wǎng)中的作用是非常重的，電力設(shè)備本身的多樣性，如果利用儀器進(jìn)行溫度測(cè)量，那么就需要對(duì)斷路器、開關(guān)接頭等外部連接點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，以及一些表面現(xiàn)象不明顯的部位也要測(cè)量。同時(shí)還需要仔細(xì)的了解電力設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作原理。高壓開關(guān)柜在運(yùn)行的過(guò)程中，很容易出現(xiàn)發(fā)熱故障，但是引起這種故障的因素有很多，無(wú)論是人為因素還是設(shè)備本身的因素，又要技術(shù)發(fā)現(xiàn)并解決，保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行。