KYN28A—12型開關發熱問題分析

引言：在電力系統中，KYN28A-12開關柜應用極其廣泛，對KYN28A-12型開關柜在實際工程應用中容易發生觸頭溫升及發熱故障，已經超出了相關國家標準的規定。此類的危害及現狀進行認真分析研究后，并結合多年的化工配電管理經驗，提出了一些可行、實用的預防改進措施，充分發揮了開關柜的電氣性能，提高了化工供電系統的供電可靠性。

一、前言

KYN28A-12型開關柜是供配電系統中重要的變配電設備，直接關系到生產的安全穩定性。KYN28-12型開關柜是中置型開關柜，包括開關、閘刀、流變等分室安裝的一次設備，絕緣強度高、環境影響小；操作性能可靠，電動、手動均可，可實現五防功能；外形美觀，深得電力用戶的信賴。我們在日常運行管理過程中發現，KYN28A-12型開關柜觸頭是最容易出現溫升發生故障或事故的部位，觸頭發熱會逐步由電氣安全隱患轉換成開關柜內電氣設備元件發生變性扭曲、燒毀等嚴重事故，甚至引起配電系統大范圍停電，直接影響企業的安全有效生產。因此，對KYN28A-12型開關柜觸頭接觸面溫升及發熱原因進行分析總結，并有針對性地采取相應預防和處理措施，對提高化工企業供電可靠性具有重要的工程應用價值。

二、KYN28A-12型開關發熱的原因

KYN28-12型開關柜內的開關、閘刀、流變等分室安裝，密封嚴密，空氣被隔離不流通，柜內的空氣與柜外的空氣形成不了對流，熱量散不出去，導致柜內溫度升高；設備運行時由于電能損耗，產生的熱量使柜內溫度升高；環境溫度高時溫差減小，散熱更加困難，設備溫度進一步升高。

（一）系統規劃設計和檢修維護制度不完善

不規范的配電系統設計是開關柜發生觸頭發熱的重要因素之一。在開關柜容量選擇時沒有進行充分的負荷統計，造成所選的開關設備觸頭容量與實際運行的容量不匹配。在投運過程中，開關柜長期工作在過負荷運行工況下，導致開關柜觸頭發熱量超過設計需求。而且要求在安裝調試過程中，嚴格將安裝調試誤差控制在有效值范圍內，否則就會導致開關柜進出線與開關設備的觸頭連接間出現較大的過流間隙，開關柜動靜觸頭間有效接觸面小于額定要求值等安全隱患。

（二）工作人員責任心不夠

對KYN28A-12型開關進行定期檢修維護是保障開關柜安全有效運行的措施之一。工作人員的操作習慣以及開關柜工作環境條件都會造成開關柜觸頭出現發熱。檢修運行人員在對開關設備進行大修或預防性試驗時，需要將開關設備的連接點進行拆卸調試工作，并按照操作票逐一恢復原工況。有的工作人員覺得操作票太繁雜，喜歡憑借個人想法和意愿進行操作，導致檢修維護水平降低，給開關柜留下巨大的安全隱患。

（三）供電負荷劇烈增加

供電負荷劇烈增加是導致開關設備發生燒毀事故的另一大原因。工農業生產規模的不斷加大，用戶負荷不斷的增加，有的企業在進行系統擴容擴建時，沒有請專業的電力工作人員進行負荷匹配校核，就直接將大量的外來負荷加在原供配電系統中。外加的電力負荷導致開關設備的實際輸出超過自身的額定設計容量，在開機的瞬間巨大的沖擊電流直接作用在開關設備上，造成開光設備發生扭曲變形、絕緣性能下降等現象大大降低了開關設備的綜合電氣性能水平。

（四）熱源分析

1.電阻損耗發熱

電流經導體時，由于電阻的存在，產生熱量。發熱的大小可以根據焦耳定律，得出：W= 式中I—流經導體的電流；R—導體電阻；t—通電時間。

回路中電阻過大導致過熱，電阻過大的幾個疑點：

①連接部位的壓緊螺栓或壓緊彈簧的壓緊力不恰當，表面膜電阻過大，接觸電阻增大；

②連接部位接觸面光潔度不夠或接觸面氧化、積灰造成接觸電阻增大；

③設備存在設計制造缺陷，造成通流容量較小的“卡脖子”環節。

④真空滅弧室內開關主觸頭由于壓力或接觸行程不合標準，造成接觸電阻增大。

⑵電介質損耗發熱

電氣絕緣介質由于交變電場的作用，使介質極化方向不斷改變而消耗電能并引起發熱。由此產生的發熱功率為： 式中：U—施加在絕緣件上的電壓；ω—交變電壓角頻率；C—絕緣層的等值電容；tanδ—絕緣材料介質損耗角的正切值。

電介質損耗和施加在絕緣件上的電壓成正比，開關柜內主回路的電壓為10kV，產生的電介質損耗很小。開關柜內沒有變壓器，不用考慮磁滯損耗。介質損產生的熱量與電阻損耗產生的熱量相比很小，因此主要的熱量來源是電阻損耗所產生的熱量。

三、KYN28A-12型開關柜手車觸頭發熱的危害

KYN28A-12型手車式開關柜是傳統固定式開關柜的改進產品，是生產電能輸送和分配調度的直接載體。開關柜觸頭發熱溫升現象是個漸變的惡性循環過程，在觸頭發熱安全隱患過程時，很難用普通的檢測儀器進行檢測，造成開關柜帶病運行，開關柜內各元件在持續的溫升效應影響下，其電氣性能急劇降低，逐步由隱患轉換成發熱溫升事故。當開關柜出現觸頭松動、接觸不良、操作彈簧動作靈敏度下降等現象時，就會導致開關柜的觸頭或對應的聯接部件發生溫升現象，持續的電流熱效應會加快開關元件發熱部件的氧化速度，使得開關柜絕緣水平急劇下降，導致絕緣套管發生絕緣擊穿、電流互感器發生爆裂等嚴重事故。開關柜觸頭發熱量會隨開關母線向其他元件轉換，在持續的電流沖擊下，母線及其他開關設備的電氣性能也會下降，給開關柜帶來更多的安全隱患，降低了開關柜的供電可靠性，直接影響到企業高效經濟的生產發展。

四、防止發熱KYN28A-12開關采取的措施

（一）在結構設計方面

因鋁鋅板為導磁材料，在單相電流通過形成閉環的鋼板時會產生渦流，渦流引起鋼板發熱，并造成能量損耗，在單相電流通過處開隔磁槽來避免渦流的形成，從而減少發熱；為保證柜與柜之間的密封性，在開過隔磁槽的敷鋁鋅板上又加了一塊鋁板，母線套管安裝在敷鋁鋅板和鋁板疊加的雙層板上。

（二）加大檢修維護力度

配電運行管理人員要定期對開關柜的動作性能、絕緣水平、接觸面氧化程度進行試驗檢測，定期檢驗動、靜觸頭，以及動作彈簧的綜合動作性能。在運行檢修過程中，工作人員必須嚴格根據操作票要求逐一試驗校核，并做好相應的記錄。加強維護力度，實時清理開關柜內外的灰塵等雜物為開關柜營造一個良好的運行環境。

（三）改善散熱條件

在前、后柜門上開對稱橢圓長孔，并有凸起帽檐。這樣，不但能使柜內、柜外空氣流通，而且整齊美觀，還能防止灰塵和小昆蟲直接飛入開關柜內，保持柜內的清潔。加大柜內和柜外空氣交換速度，在開關柜前下柜門內裝設2臺100W的風扇，在后下柜內裝設1臺100W的風扇。通過增大柜內外的空氣對流速度，使熱量不能積存，迅速地散出去。

（四）配備變配電設備自動管理系統

為了提高變配變電系統的綜合自動化水平，應該為變配電所控制中心配備微機變配電設備在線自動監測監控管理系統。由于開關柜設備發熱故障大多是由觸頭接觸不良造成的，因此可以在開關柜動靜觸頭處按照熱敏電阻傳感器，實時監測觸頭的溫升效應。通過計算機實時動態的檢測系統開關設備運行的參數，及時發現柜內存在的安全隱患和故障，不僅可以減少檢修維護人員的工作量，同時可以提高開關設備故障處理效率，保障開關設備高效經濟的運行。

參考文獻

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（作者單位：國網山東成武縣供電公司）