淺析蓋下壩水電站10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜溫度高及處理

摘 要：蓋下壩水電站在夏季滿負(fù)荷運(yùn)行發(fā)電期間，兩機(jī)一變擴(kuò)大單元接線的10.50KVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜溫度高達(dá)69.5℃，嚴(yán)重影響電廠機(jī)組設(shè)備的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，有必要對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行技術(shù)改造，以改善高壓側(cè)開關(guān)柜冷卻效果，提高設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

關(guān)鍵詞：高壓側(cè)開關(guān)；溫度高；技術(shù)改造

1 概況

蓋下壩水電站位于重慶市云陽縣和奉節(jié)縣境內(nèi)的長(zhǎng)江一級(jí)支流長(zhǎng)灘河中上游段，距下游長(zhǎng)江入口45km，電站屬于引水式水力發(fā)電廠，電站總裝機(jī)3×44MW三臺(tái)立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，電站10.5kV側(cè)通過2條共箱封閉母線把3臺(tái)發(fā)電機(jī)與2臺(tái)變壓器采用一機(jī)一變加兩機(jī)一變擴(kuò)大單元接線。220kV側(cè)采用單母線接線，以1回220kV線路接至云陽220kV變電站。夏季滿負(fù)荷運(yùn)行發(fā)電期間兩機(jī)一變擴(kuò)大單元接線的10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜頻繁出現(xiàn)溫度高，開關(guān)柜殼體溫度接近限值，溫度的升高，嚴(yán)重影響機(jī)組設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2 情況介紹

蓋下壩水電站自機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電以來，在夏季滿負(fù)荷88MW運(yùn)行發(fā)電期間兩機(jī)一變擴(kuò)大單元接線的10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜溫度高，開關(guān)柜殼體溫度高達(dá)69.5℃。根據(jù)《電氣設(shè)備運(yùn)行規(guī)程》、《中小型水電站電氣設(shè)備運(yùn)行規(guī)程》、《蓋下壩水電站運(yùn)行規(guī)程》的規(guī)定，封閉母線的最高允許運(yùn)行溫度≤90℃，開關(guān)柜殼體最高運(yùn)行運(yùn)行溫度≤70℃。而電廠10.50kVⅡ段所在的#2、#3兩臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷88MW運(yùn)行時(shí)開關(guān)柜殼體溫度為69.5℃，已經(jīng)接近了相關(guān)規(guī)程規(guī)定的限值，將嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)組設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 10.50 kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜溫度升高的危害

3.1 在夏季運(yùn)行發(fā)電期間兩機(jī)一變擴(kuò)大單元接線的10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜在滿負(fù)荷88MW運(yùn)行時(shí)殼體溫度高達(dá)69.5℃接近限值。嚴(yán)重影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為了降低開關(guān)柜的溫度，只能對(duì)機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行，才能保證10.50kVⅡ段高壓開關(guān)柜殼體溫度在65℃左右運(yùn)行，這樣就影響到了電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 在夏季10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜在#2、#3發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)溫度高，長(zhǎng)此下去，形成惡性循環(huán)；開關(guān)柜內(nèi)的動(dòng)、靜觸頭長(zhǎng)期在較高溫度下運(yùn)行，將會(huì)直接導(dǎo)致柜內(nèi)母排螺栓連接處氧化，造成接觸面積的環(huán)境惡化，嚴(yán)重時(shí)可能造成開關(guān)柜燒毀的惡性事故；一旦夏季滿負(fù)荷運(yùn)行發(fā)電期間10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜故障損壞，將會(huì)造成廠內(nèi)#2、#3發(fā)電機(jī)組將無法發(fā)電運(yùn)行，在洪水季節(jié)還可能造成水資源損失。

4 10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜發(fā)熱、溫度高的原因分析

4.1 查閱核對(duì)設(shè)計(jì)資料，母排的載流面積和實(shí)際的對(duì)照完全符合相關(guān)規(guī)范要求；在運(yùn)行中，檢查三相電流是平衡的，排除了因主觸頭一相或兩相接觸不良而引起的三相電流不平衡，接觸電阻增大，造成的發(fā)熱的情況。

4.2 檢查10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜的冷卻排風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，傳感器良好，但是設(shè)備需要人為根據(jù)情況手動(dòng)投入，風(fēng)機(jī)較小、功率不足，不能滿足設(shè)備正常工作的要求。

4.3 在設(shè)備停運(yùn)期間，打開開關(guān)柜進(jìn)行全面的檢查：開關(guān)觸頭光滑、接觸良好；但是#2、#3機(jī)組出線的隔離刀閘，以及廠用變壓器44T、42T的隔離刀閘觸頭均是機(jī)械鎖定，所以時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)出現(xiàn)機(jī)械調(diào)節(jié)位間隙松動(dòng)的現(xiàn)象，如果出現(xiàn)這種情況將會(huì)造成隔離刀閘接觸不良、從而將生產(chǎn)大量的熱源。

4.4 開關(guān)柜內(nèi)的母排、軟連接部分的連接情況，連接牢固可靠，不存在因連接螺栓的松動(dòng)和接觸面積不夠而造成的接觸電阻增大所造成的發(fā)熱情況；但是如果設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)會(huì)因?yàn)殡娏鞔笠鹫饎?dòng)，時(shí)間長(zhǎng)久將會(huì)出現(xiàn)各連接部位的螺栓松動(dòng)、形成接觸面積不夠而造成的接觸電阻增大所造成的發(fā)熱情況。

4.5 10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜的安裝布置引出的共箱母線為直角90°，該段開關(guān)柜高壓側(cè)的母排接頭較多：有#2、#3機(jī)組出線、廠用變壓器44T、42T接線以及10.50kVⅡ段高壓側(cè)的母線PT9928等多個(gè)設(shè)備均與該段高壓側(cè)開關(guān)柜的母排連接，接頭過多、設(shè)備均滿載運(yùn)行也將會(huì)導(dǎo)致大量熱源產(chǎn)生；開關(guān)柜頂面冷卻風(fēng)機(jī)距離為10cm，開關(guān)柜的排風(fēng)機(jī)的散熱空間非常狹小，并且開關(guān)柜的排風(fēng)扇的散熱空間非常狹小，基本上阻止了排風(fēng)機(jī)的散熱，造成開關(guān)柜散熱空間不足、開關(guān)柜內(nèi)散熱環(huán)境差，導(dǎo)致了開關(guān)柜發(fā)熱、溫度升高。

4.6 因?yàn)槭芑ㄔO(shè)計(jì)方面的缺陷影響：10.50kVⅠ/Ⅱ段高壓側(cè)開關(guān)柜和0.4kV低壓開關(guān)柜Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ段均布局在負(fù)一層房間，并且10.50kVⅠ/Ⅱ段的共箱母線也從房間的左側(cè)經(jīng)地下20多米后才引出地面；雖然在全廠安裝有排風(fēng)系統(tǒng)，但是該層房間里設(shè)備較多卻只有一組排風(fēng)機(jī)，受環(huán)境因素的影響不能有效改善環(huán)境溫度。

通過以上開關(guān)柜可能發(fā)熱原因分析、總結(jié)為以下幾種可能因素：

（1）10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜的安裝布置引出的共箱母線為90°直角引出方式，并且該段高壓側(cè)開關(guān)柜的母排接頭較多是導(dǎo)致大量熱源產(chǎn)生的一個(gè)因素。

（2）開關(guān)柜的排風(fēng)機(jī)的散熱空間非常狹小，基本上阻止了排風(fēng)機(jī)的散熱，造成開關(guān)柜散熱空間不足、散熱環(huán)境差；也導(dǎo)致了開關(guān)柜發(fā)熱、溫度升高的主要因素之一。

（3）開關(guān)柜的排風(fēng)扇功率不夠，也是直接導(dǎo)致大量熱能不能有效的排除的主要因素之一。

（4）受廠房基建布置以及環(huán)境因素影響，現(xiàn)有排風(fēng)系統(tǒng)的量能也不能滿足要求。

5 對(duì)10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜冷卻系統(tǒng)的改造

針對(duì)蓋下壩水電站10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜發(fā)熱，溫度高的現(xiàn)象進(jìn)行分析，提出開關(guān)柜的技術(shù)改造方案：

（1）設(shè)備內(nèi)部的技術(shù)改造。根據(jù)對(duì)10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜發(fā)熱原因的分析、確定。在2臺(tái)發(fā)電機(jī)組出口對(duì)應(yīng)開關(guān)柜的柜后背面的正上方改裝自動(dòng)控制的排風(fēng)機(jī)，增大功率和排風(fēng)量、加大散熱能力的排放，從而達(dá)到給10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜降溫的目的；設(shè)置排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)值為60℃，當(dāng)溫度達(dá)到60℃時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)機(jī)，當(dāng)柜內(nèi)溫度降到50℃時(shí)自動(dòng)停運(yùn)風(fēng)冷系統(tǒng)并且關(guān)閉各進(jìn)出風(fēng)口?？刂品绞娇梢栽O(shè)置為：自動(dòng)/切除/手動(dòng)三種方式，風(fēng)機(jī)的進(jìn)出風(fēng)口的設(shè)計(jì)還應(yīng)該滿足"五防"要求、在風(fēng)冷系統(tǒng)未啟動(dòng)投運(yùn)時(shí)應(yīng)有蓋板自動(dòng)將其遮蓋，防止灰塵、雜物進(jìn)入，必要時(shí)可以在其進(jìn)出風(fēng)口與蓋板之間裝設(shè)金屬欄柵，并且安裝12V的低電壓來防治小動(dòng)物的串入，要做好杜絕該低電壓串柜的安全防范措施。

（2）外部環(huán)境的技術(shù)改造。在升壓站的10.50kVⅠ/Ⅱ段的共箱母線引出地面配電房?jī)?nèi)加裝一臺(tái)功率適當(dāng)?shù)囊L(fēng)機(jī)，將高壓柜室的熱量從負(fù)層的共箱封閉母線通道引出，排除一部分熱量；可以根據(jù)要求設(shè)置控制方式進(jìn)行啟停，這樣就能從外部環(huán)境角度進(jìn)行有效降溫。

（3）人為控制因素。以定期工作的方式辦理工作票，停運(yùn)10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜設(shè)備，對(duì)柜內(nèi)設(shè)備進(jìn)行全面排危：檢查開關(guān)柜的各母排接頭鎖緊度、對(duì)各隔離刀閘觸頭機(jī)械位間隙進(jìn)行校核；人為排除連接螺栓的松動(dòng)而接觸面積不夠，造成接觸電阻增大導(dǎo)致的發(fā)熱情況。

6 總結(jié)

高壓側(cè)開關(guān)柜改造后的效果。蓋下壩電廠經(jīng)過充分論證，在2016年初的設(shè)備B級(jí)檢修中通過采用此方案對(duì)10.50kVⅡ段開關(guān)柜進(jìn)行了綜合技術(shù)改造后，10.50kVⅡ段開關(guān)柜在對(duì)應(yīng)的2臺(tái)發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)溫度降到50℃左右，環(huán)境溫度也降到40℃以下，有效的解決了10.50kVⅡ段高壓側(cè)開關(guān)柜溫度較高這一缺陷，使得設(shè)備運(yùn)行環(huán)境得以很好的改善，從而確保發(fā)電機(jī)組達(dá)到的安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行要求。

作者簡(jiǎn)介：李斌（1976-）、男、重慶市忠縣人，大專文化、電氣值班員高級(jí)工，電氣技術(shù)員，長(zhǎng)期從事發(fā)電廠電氣技術(shù)工作。