10kV大電流開關(guān)柜故障原因分析與對(duì)策
摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷加快，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，我主的經(jīng)濟(jì)業(yè)已步入發(fā)展的快車道，綜合實(shí)力明顯增強(qiáng)。近年來(lái)供電量每年都保持著10%以上的增長(zhǎng)，這是對(duì)城用電的安全可靠運(yùn)行要求越來(lái)越高。本文對(duì)10kV大電流開關(guān)柜故障原因及防治措施分析。
關(guān)鍵詞：大電流,開關(guān)柜,發(fā)熱,狀態(tài)檢修
1開關(guān)柜發(fā)熱原因
1.1 結(jié)構(gòu)問題
10 kV開關(guān)柜里面設(shè)備過熱，是由于本身的特點(diǎn)，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，并要符合I P4X防護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)隔板、面板的縫隙是在1 mm以下 ，導(dǎo)致開關(guān)柜里面的熱量無(wú)法很好的散發(fā)出去，影響了柜內(nèi)設(shè)備的溫度。當(dāng)設(shè)備在較高的溫度下長(zhǎng)時(shí)間工作后，有可能會(huì)使材料變質(zhì)，導(dǎo)致絕緣老化，更甚者還可能導(dǎo)致絕緣擊穿等故障。故障開關(guān)柜在設(shè)計(jì)的通風(fēng)對(duì)流方面可能有所欠缺，在類似553開關(guān)柜等設(shè)備，用紅外熱成像儀測(cè)溫，能看出開關(guān)柜上部為57 ℃，已經(jīng)屬于一個(gè)很高的溫度了。
還有開關(guān)柜的動(dòng)靜觸頭情況，由于處于密封的柜內(nèi)，無(wú)法直觀的看到接觸情況，只能通過間接的方式來(lái)檢查，如通過接觸電阻等試驗(yàn)來(lái)判斷，當(dāng)隔離開關(guān)分合時(shí)，也不知道動(dòng)靜觸頭是否還能達(dá)到一個(gè)良好的接觸，如果接觸不良，那發(fā)熱放電也是有可能的。這些結(jié)構(gòu)性的缺陷導(dǎo)致的發(fā)熱，都有可能是引起故障的原因。
1.2 材料質(zhì)量
在10kV開關(guān)柜中，柜體和配件的材料也對(duì)熱量的產(chǎn)生有很大的影響，如紅蓮池變電站中554大電流開關(guān)柜和另一個(gè)220 kVKYN28A大電流開關(guān)柜的觸頭盒安裝板和穿墻電流互感器的固定面材料，原來(lái)的材料是A3的低碳鋼板，這種鋼板屬于導(dǎo)磁材料，根據(jù)電磁場(chǎng)的定義，當(dāng)母排通過電流互感器產(chǎn)生交變磁力線的時(shí)候，會(huì)在固定鐵板上產(chǎn)生電磁感應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就是渦流，一般當(dāng)電流不超過2000 A時(shí)，渦流的作用并不大，但是當(dāng)電流超過2500 A時(shí)，渦流的熱效應(yīng)就會(huì)很明顯了。
開關(guān)柜中，母排的截面積尺寸也決定了所能負(fù)載的電流大小，在這起事故中的開關(guān)柜，使用的母線母排是3×(LMY-120×10)的鋁排，開關(guān)到刀閘用的是2×(LMY-80×8)的鋁排，原來(lái)是用于120MVA的變壓器的變壓器低壓側(cè)開關(guān)，可后來(lái)變壓器換成180MVA，而母排卻沒有同時(shí)更換，那么當(dāng)運(yùn)行負(fù)荷沒有采取相應(yīng)控制時(shí)，就有可能因?yàn)樨?fù)荷電流過高導(dǎo)致發(fā)熱，引起事故。再有就是開關(guān)柜外部的因素及設(shè)備的工藝技術(shù)也會(huì)引起發(fā)熱現(xiàn)象。
2 針對(duì)發(fā)熱的防治措施
10kV開關(guān)柜中導(dǎo)致發(fā)熱的原因有很多，要怎么防治呢?其實(shí)也不外乎減少發(fā)熱源、增加散熱兩種措施，具體實(shí)施如下。
2.1 設(shè)備改造
由于設(shè)備本身的因素，需要從結(jié)構(gòu)性的改造來(lái)改變這種發(fā)熱的現(xiàn)象。在處理紅蓮池變電站開關(guān)柜事故時(shí)，通過對(duì)開關(guān)柜有效散熱面積的計(jì)算后[3]，采用的是自然風(fēng)冷的改造方式。自然風(fēng)冷改造如圖1所示，其中將開關(guān)柜中B-1、B-2、D-2的隔板換成有孔的鋼板，并在其中夾著細(xì)密鐵絲過濾網(wǎng)，兩邊用鋼板固定，鐵絲過濾網(wǎng)和固定鋼板都在開關(guān)柜下面空間處，這樣做的好處是方便查看和維護(hù)，還有D-1的隔板換成沖孔的百葉鋼板。這樣改造后，當(dāng)設(shè)備觸頭或者母排發(fā)熱時(shí)候，都能通過自然的空氣對(duì)流來(lái)散熱。
減少發(fā)熱源方面，對(duì)電流互感器固定板進(jìn)行了改造和鋁母排的更換。電流互感器固定隔板改造或者整個(gè)更換或者將固定隔板的磁路割開，切斷磁力線，使磁通減少，損耗減少，這樣都能減少發(fā)熱源，而更換固定隔板為304不銹鋼板的工程量和費(fèi)用較高，這里使用的是割開固定隔板的方式，這樣不但能達(dá)到切斷磁力線的好處，還能讓散熱更通暢。將原來(lái)的鋁母排3×(LMY-120×10)和2×(LMY-80×8)，換成了等尺寸的3×(TMY-120×10)和2×(TMY-80×8)銅母排，根據(jù)母排載流量經(jīng)驗(yàn)公式(40℃時(shí)銅排載流量 = 排寬×厚度系數(shù))，120 mm的厚度系數(shù)為18.5，這樣三層的銅母排載流量能達(dá)到4440 A，這樣已經(jīng)能滿足4000 A大電流柜的需求了，而且將鋁母排換成銅母排還能減少銅鋁過渡的發(fā)熱風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于減少發(fā)熱源非常有利。
由于無(wú)法通過直觀的方式來(lái)看到接頭的接觸情況，我們采用在開關(guān)觸頭盒上加裝了無(wú)線測(cè)溫裝置，在開關(guān)下觸頭母排處固定一個(gè)ZC800A-TT的探頭。能將觸頭盒的溫度狀況通過無(wú)線方式發(fā)送到開關(guān)柜前面板的接收裝置上，接受裝置再將這些信號(hào)顯示在就地和遠(yuǎn)方光字牌上，達(dá)到能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患的作用。
除了對(duì)設(shè)備的改造，對(duì)高壓室中開關(guān)柜環(huán)境的改造也是很有必要的，將原來(lái)的普通玻璃窗換成反光能力強(qiáng)的玻璃窗，或者在原來(lái)的玻璃窗上貼上折射率比較高的貼膜也是一個(gè)好的辦法，這樣能讓太陽(yáng)光的熱效應(yīng)有所降低。如果有條件的，還可以在高壓室中裝設(shè)空調(diào)，這樣能更好地保證高壓室內(nèi)的溫度和濕度，為設(shè)備的可靠運(yùn)行提供良好的條件。
2.2 運(yùn)行檢修管理
運(yùn)行檢修管理是針對(duì)開關(guān)柜熱故障的防治措施，首先須清楚原來(lái)的設(shè)備狀態(tài)，那么就要求運(yùn)行和檢修人員，在安裝、驗(yàn)收時(shí)要仔細(xì)，確保初始狀態(tài)是健康的，這樣也能掌握盡可能多的信息，包括各種銘牌數(shù)據(jù)、出廠試驗(yàn)報(bào)告、施工記錄等。這樣在利用先進(jìn)的各種在線、離線監(jiān)測(cè)裝置，如溫濕度在線監(jiān)測(cè)、紅外熱成像儀等時(shí)候，能有效的比對(duì)，分析出設(shè)備的狀態(tài)，保證設(shè)備和系統(tǒng)的安全順利。如有一個(gè)開關(guān)柜，通過在線測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)如表1所示。
該缺陷部位最高溫度是85℃，小于導(dǎo)則[4]所規(guī)定的緊急缺陷是表面溫度大于90 ℃這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該是重大缺陷，不過如果掌握了紅外測(cè)溫的方法，就能用相對(duì)溫差判斷法和相對(duì)溫差公式計(jì)算出相對(duì)溫差值95.2%。
而95.2%這個(gè)值大于相對(duì)溫差中緊急缺陷的95%，所以在填報(bào)MIS流程時(shí)候，就需要申報(bào)為緊急缺陷，24小時(shí)內(nèi)就得完成，這樣流程就能及時(shí)的流轉(zhuǎn)，讓缺陷及時(shí)地消除。
還有要多利用平時(shí)難得的檢修機(jī)會(huì)，認(rèn)真對(duì)待大小設(shè)備檢修，特別是要多注意開關(guān)觸頭和GN22、GN30型刀閘動(dòng)觸頭的接觸情況和彈簧的壓力情況，確保無(wú)變形、過熱變色等現(xiàn)象的出現(xiàn)。在遇到又無(wú)法及時(shí)處理的缺陷時(shí)，一定要向運(yùn)行人員交代，匯報(bào)調(diào)度控制負(fù)荷，以免讓熱缺陷繼續(xù)蔓延，導(dǎo)致事故的發(fā)生。
3 結(jié)束語(yǔ)
10kV戶內(nèi)開關(guān)柜由于體積小、結(jié)構(gòu)緊湊“五防”功能完善、操作簡(jiǎn)易可靠等優(yōu)點(diǎn)給生產(chǎn)、運(yùn)行和檢修與維護(hù)帶來(lái)了極大的便利及安全保障，在現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。但是，由于大電流開關(guān)柜有其自身的一些特點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，仍存在一些不安全的因素，只有正視這些問題，思考、分析并從中找出相應(yīng)的改進(jìn)措施，才能更好地保障電力的安全生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1] DL/T404-1997. 戶內(nèi)高壓開關(guān)柜訂貨技術(shù)條件[S].
[2] 劉愛華.高開斷大電流開關(guān)柜溫升的試驗(yàn)研究[J]. 河北電力技術(shù), 2001,3.
[3] DL/T664-1999. 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則[S].
