智能化交流金屬封閉開關設備安裝質量管控措施

徐良凱

摘 要：10kV大電流開關柜運行過程中散熱是開關成套廠面對的重要問題，本文針對10千伏大電流開關柜散熱設計、負荷、制造工藝等問題，相比小電流出線開關柜，過熱問題較突出，為了有效降低大電流開關柜過熱問題，避免由于過熱問題引起絕緣故障，確保變電站開關設備安全可靠運行，從風道結構設計、材料檢驗、車間裝配、質量檢驗等方面入手，對10千伏大電流開關柜提出在安裝質量上制定了管控措施。

關鍵詞：變電站;大電流;發熱故障;開關柜;絕緣

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.161

0 引言

10kV金屬鎧裝移開式開關設備（以下簡稱開關柜），體積小，結構緊湊，熱量散熱不佳，當柜內設備溫度超過80℃后，有可能會使材料變質，導致絕緣老化，更甚者還可能導致絕緣燒毀導致對地、相間放電等故障，因此只有從開關柜結構設計、材料檢驗、車間裝配、質量檢驗等影響制造質量的因素入手，采取綜合措施，才能達到好的效果。

1 結構設計

（1）風道設計。10kV高壓開關柜被金屬隔板分隔成四個功能單元隔室，依次為斷路器隔室、母線室、電纜室及儀表室，隔室均呈密封狀態，特別是斷路器室、母線室、電纜室有一次電氣連接部分，設備運行中容易產生發熱，溫度如果不能及時散出，絕緣件長期在高溫下烘烤造成老化，絕緣下降引起事故。大電流斷路器其中4000A斷路器由于受到結構、空間及成本的限制，斷路器自然冷卻達不到溫升的要求，往往采用強制風冷的方法進行冷卻。

（2）風機啟動設計。風機啟動方式一般有兩種方式，一種溫度啟動、一種電流啟動。當使用溫度啟動時，柜內設置溫度傳感器，當溫度達到45℃時自動啟動風機，溫度降至40℃時返回;當使用電流啟動時，當電流超過額定電流的60%時啟動風機，當低于額定電流的60%時，延時一定時間返回。由于電流啟動風機方式更能直接反映設備運行情況，所用電流啟動在變電所大電流柜中得到了廣泛應用，對于新上大電流開關柜，可以單獨設一只電流互感器作為風機控制器的采樣電流，對于現場改造大電流開關柜，可以采用二次CT通過測量互感器二次回路導線感應采樣，在不改變一次元件的基礎上，解決了風機電流啟動問題。

（3）絕緣件設計。高壓開關柜柜內設備布局緊湊。柜內絕緣部件都是有機絕緣材料，運行中，有機絕緣材料受電化腐蝕、熱、潮氣等因素影響，其絕緣性能會發生不可逆的變化。應采取措施防止絕緣件老化速度。柜內絕緣件觸頭盒采用帶屏蔽散熱型觸頭盒，套管采用帶雙屏蔽型，改善設備電場分布，開關柜內所有絕緣件裝配前均應進行局部放電試驗，單個絕緣件局部放電量不大于3pC，防止因澆注工藝問題氣泡殘留過熱爆裂擴大事故。開關柜中的絕緣件應采用阻燃性絕緣材料，阻燃等級需達到V-0級。大電流柜分支母排設計采用支撐絕緣子固定方式，支撐絕緣子抗拉強度應不小于8kN，使靜觸頭不因銅排重力作用額外受力，滿足動熱穩定要求。高壓開關柜內設備發生故障，產生的煙霧會進人相鄰的母線室、二次設備室、相鄰開關柜內，影響其設備的絕緣性能。開關柜間相鄰的母線室、二次設備室、相鄰開關柜連通部位應采取有效的封堵隔離措施，防止開關柜火災蔓延。

（4）輔助裝置設計。運行中，高壓開關柜出現的隱患和故障，主要分為放電、主導流部位發熱、絕緣隱患和故障，開關柜應設完整的泄壓通道或壓力釋放裝置，當開關柜內產生內部故障電弧時，壓力釋放裝置應能可靠打開，壓力釋放方向應避開巡視通道和其他設備。運行的高壓開關柜內設備使用紅外測溫儀測溫，只能對柜體外部檢測，很難直接發現發熱點，需要進行對比分析。有條件開關柜靜觸頭、母排、電纜等容易發熱地方建議安裝無線測溫裝置，無線測溫傳感器直接安裝靜觸頭上，儀表門上開孔安裝智能在線溫度監控裝置，數據可上傳后臺監控。

2 材料檢驗

高壓開關柜內元器件，主要應對觸頭盒、套管、互感器、斷路器、靜觸頭、銅排等產品元件把好進貨檢驗關，對于絕緣件按進貨檢驗標準進行抽檢試驗，抽檢比例應不少于5%，進行X射線探傷試驗、工頻耐壓試驗和局部放電試驗，局部放電量不大于3pC。重點對動靜觸頭、銅排等元件材質、電阻率、鍍銀層厚度、抗疲勞強度、關鍵加工尺寸等項目加強監控，對于進貨檢驗不合格的材料，不得使用或按有關標準規定降級使用。

3 車間裝配

（1）高壓開關柜內元器件的加工工藝不規范、裝配工藝不規范以及現場安裝工藝、質量問題，均會使帶電運行中形成不均勻電場，產生懸浮電位而發生放電，因此應加強加工工藝及裝配工藝，提升高壓開關柜燃弧性能。開關柜柜體板材應選擇覆鋁鋅板，厚度≥2.0mm;緊固件強度應選擇≥8.8級高強度螺栓，數量應滿足燃弧試驗要求。

（2）柜內穿柜套管板應選用低磁304不銹鋼板，厚度不小于3mm，能有效防止渦流發熱問題。

（3）柜體靜觸頭和動觸頭的接觸深度滿足15-25mm，大電流柜靜觸頭應采用帶散熱孔設計，防止熱量聚集。開關柜內靜觸頭固定方式：額定電流2500A 及以上開關柜靜觸頭與母排的固定連接應采用5 孔螺栓緊固，按規定力矩緊固并做好標記。提高手車導軌強度，采用3mm不銹鋼導軌，提高整體精度，有利于確保動靜觸頭同軸度。

（4）配柜時，應仔細核對斷路器手車中的相間距P、極間距H、梅花觸頭G的尺寸，保證設計柜體時的準確性。應做到開關柜五防裝置安裝正確、牢固;五防裝置調試操作試驗各部位閉鎖可靠;機械聯鎖應有足夠的機械強度。

4 質量檢驗

加強高壓開關柜的出廠試驗管控。對開關柜進行出臺出廠試驗，并留存試驗原始記錄、試驗報告等數據。除例行出廠試驗項目外，應按比例進行溫升試驗、局部放電試驗及雷電沖擊試驗，對開關柜按照≥2%的比例進行抽檢，對檢測不合格的樣品及時進行分析和整改。如不具備上述試驗能力，則應在供貨前與具備相應資質的檢測機構主動聯系送檢，保證產品質量。

5 結束語

從結構設計、材料檢驗、車間裝配、質量檢驗等方面入手，在安裝上提出質量管控措施，有效降低大電流開關柜過熱缺陷，保證大電流開關柜安全運行。因此，該質量管控措施應得到更為廣泛的推廣和使用。

參考文獻：

[1]何寧琪.10kV大電流開關柜發熱分析及工藝改良[J].電器制造， 2014（10）：32-33.

[2]王棟.高壓開關柜并柜溫升仿真計算及降溫優化設計[J].河南電力，2016（04）.