浅谈10KV开关柜发热原因及改进措施

浅谈10KV开关柜发热原因及改进措施

聂世超

（天津ABB开关有限公司天津市300409）

摘要：目前，真空断路器已取代油断路器成为电网10kV电压等级开关设备中中压配电网负荷分配和故障排除的主要开关设备。在日常维护和操作过程中，对开关柜过热故障的危害和原因进行了分析和总结，高效、经济的维护措施和方案对提高10kV供配电网的可靠性和供电质量具有重要的现实意义。

关键词：10KV开关柜；发热原因；改进措施

1、电站10kV室开关柜情况介绍

某一水电站的装机容量为3×31MW，机组出口采用2条封闭共箱母线，将其拉到升压站。1F和2F的10kVⅠ部分引到1B主变，3F通过10kVⅡ母线引到2B主变。该水电站自2013年投入使用以来，在高负载运行时发现10kV室共箱母线有异常振动声音，开关柜、出口PT柜、励磁和进线PT柜温度异常，柜体的最高温度可达到58℃。停运拆箱检查发现，绝缘撑杆螺栓多处松动，在维修人员拧紧后，振动明显降低，但10kV开关柜柜体温度仍然很高。紧固后不到一周，共箱母线的振动又增加了。

2、10kV开关柜收车触头发热的危害

10kV手车式开关柜是传统固定式开关柜的改进产品，在变配电所里作为联络电能用户和高等级电网的直接枢纽。是电能转换和优化分配的主要中间控制电气设备，其内部开关元件安全经济的运行是电能高效转换的基本保障。为了，检验载流部分是否合理，可以通过对应的温升试验校核开关元件的电气和机械性能，10kV开关柜内一次回路开关触头部位与可动联结处各点的最大允许在不同的环境下是不同的，金属封闭开关设备（包括元件）的温升，应以开关设备外壳运行环境为基准，通常选取外壳运行环境温度为35℃，则对应的开关柜触头部分温升最大不能超过环境温度的30℃，联接部分温升不能超过40℃。但由于手车式开关柜所采取的移开式结构容易造成开关设备发生触头发热故障，不仅能影响到开关设备的电气性能，同时还可能造成开关设备烧毁等事故，导致供配电网发生停电事故。

10kV手车式开关柜在日常运行过程中，容易出现开关动、静触头松动、操作弹簧电气性能下降等现象，导致触头或联接部位温升超过环境温度40℃以上，特别在重负荷或高温季节，造成开关触头出现严重发热现象。降低了开关柜的整体电气性能，同时外部运行环境条件的变差，外来尘杂的干扰，也会降低开关柜的电气性能，造成触头温升效应加快，开关设备发热量增多等不利因素。

开关柜触头发热是一个逐步演变的过程，刚开始触头发热异常可能预示着开关柜出现安全隐患，触头发热产生的热量只能通过封闭的电杆传向真空灭弧室，随着运行时间的加长，伴随触头发热量的积累增多，温升的最高点多集中于触头、导电杆与真空灭弧室。开关整体绝缘性能下降，导致开关柜绝缘套管发生击穿事故。开关柜内电流互感器等元件在大量热量的趋势下，其运行环境将会逐步恶化，甚至可能出现电流互感器爆炸等严重后果，造成事故，导致大面积停电，也直接威胁到运行人员的安全。开关柜触头发热量可以沿着铜排母线转移到其它开关元件上，造成其它元件电气性能下降，降低系统的供电可靠性。

3、10kV开关柜发热故障的产生原因

3.1安装工艺选择不当

在10kV开关柜的安装调试过程中，如果未选取合适的安装工艺、未按照安装规范完成安装等，均会导致10kV开关柜存在故障隐患。特别是在１０ｋＶ开关柜内部对手车式开关动静触头进行安装时，如果未按照设计要求进行，极易导致手车式开关动静触头发生“虚接”现象，造成接触电阻过大，导致开关柜发热。

3.2检修维护制度不完善

10kV开关柜出现发热的原因，也与检修制度的不完善有关系。如果没有对10kV开关柜进行容量方面的检测，仍然对其继续运行，就会致使10kV开关柜触头的接触表面发热情况加剧，继而影响到10kV开关柜的安全性。在对10kV开关柜进行日常的检修维护时，没有完善的检修维护制度，也没有对其进行严格的规划要求，如果在进行推入手车机构时，没有将其推到指定的位置，就会使10kV开关柜触头的接触表面出现裂缝，电流就在裂缝中发生电弧效应，产生非常多的热量，继而给10kV开关柜的综合性能带来影响。

3.3误操作及工作环境差

工作人员的不良操作习惯和开关柜恶劣的工作环境条件也会导致开关柜触头发热。进行开关柜维护或定期预防性试验时，维护人员必须严格按照工作票的要求操作。有些员工觉得操作票太复杂，喜欢按照自己的想法和意愿操作，导致维护水平下降，给开关柜留下巨大的安全隐患。维修完成后，一些工作人员没有根据维修记录逐一检查测试项目，导致开关柜内部分紧固件安装较少或缺失，部分部件重新开启而没有恢复到位，导致开关柜运行不稳定，接触部位形成剧烈的加热电流，开关柜接触面氧化速度加快，开关柜电气性能大大降低。由于日常维护措施不完善，开关柜的运行环境逐渐恶化。灰尘等外部杂质进入开关柜后，触头的接触面会形成一层污染层，这不仅降低了开关柜触头的接触性能，而且阻碍了开关柜电气元件的正常散热，从而加快了开关柜内的蓄热速度，影响了开关设备的运行性能。

3.4设备更新换代的速度较慢

由于部分开关设备处于长时间运行状态，导致部分超期服役的元件严重老化、机械结构变形等现象频发发生。同时，由于开关设备实时在线监测尚未普及，国家要求的相对服役时间较长，整体质量参差不齐，导致开关设备技术无法快速升级，开关柜整体的可靠性无法持续上升，进而提高故障发生的概率。

4、10kV开关柜发热温升故障的预防措施

4.1加强对开关柜的日常检修维护

10kV开关柜日常维护时，必须仔细检查开关柜内的开关是否接触良好，开关外观颜色是否有变化。此外，有必要配合预防性试验结果，以确认开关触头和触头片的接触条件和咬合力是否符合相关标准。开关柜检修后，应在开关的动触头和静触头上涂凡士林，以减少灰尘在开关触头上的积聚，降低开关触头整个工作过程中产生的接触电阻值，并明显降低触头工作时的温度。开关柜保持正常运行时，操作人员应使用红外温度测试仪定期监测铜排连接点等关键位置的温度，并仔细记录和比较温度。如果开关柜在运行过程中温度明显异常或高于相关标准，应及时有效地进行预防和处理，并立即发现异常温升的诱发因素，以减少温升造成的危害，防止严重的安全事故。

4.2设立完善的检修维护制度

10kV开关柜运行时。一个完善的维修体系能有效促进其经济效益的发展。工作过程中，工作人员应严格按照规范要求观察10kV开关柜内部件的基本性能，也可对10kV开关柜进行外部检查，查看10kV开关柜的接触表面是否氧化。在对10kV开关柜检修过程中，必须有监督人员参与，按照检修维护制度进行操作，认真分析异常数据，及时更换需要更换的部件，以免发生较大的安全事故，影响设备的正常运行。

结语

综上所述，开关柜是否具有较高的安全性，直接影响到输变电停电时间的缩短和整个电网系统可靠性的提高。因此，在日常管理过程中，应规范维护工作，合理使用先进材料，积极采用在线监测系统，以降低开关柜温升故障的发生率，确保10kV供配电系统的安全运行。

参考文献：

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