中置式高壓開關柜發熱故障分析與預防

【摘 要】中置式高壓開關柜因結構緊湊，占地面積小，具有完善的防誤操作功能及開關設備互換性好等優點，取代了老式的敞開式開關柜，并已在全國電網中廣泛應用。近幾年隨著負荷的增加，中置式開關柜多次出現發熱故障，通過分析發熱原因，并提出了相應的預防措施。

【關鍵詞】中置式高壓開關柜;發熱;預防

一、引言

中置式高壓開關柜在10kV電力系統中占有率達80%以上，隨著使用數量的增多及使用年限的延長，中置式高壓開關柜存在的設計、制造、安裝工藝等方面的問題逐漸暴露出來，尤其是載流量較大的柜體多次出現了發熱故障，嚴重影響著設備及電網的運行安全。

中置式高壓開關柜柜體由四個單獨的隔室組成，手車室、主母線室、電纜室、繼電器儀表室，柜體外殼防護等級為IP42，各小室間防護等級IP2X。中置式高壓開關柜中有發熱隱患的隔室主要有，主母線室、電纜室、手車室，其中主母線室與電纜室中可能的發熱原因主要由于導體固定連接處的安裝、施工工藝不規范引起，由此而出現的發熱處理、預防也較為簡單。手車室內導體的連接部位多為可動連接方式即通過手車開關的搖進、搖出實現手車開關一次觸頭與手車室內靜觸頭的合、分，因此造成發熱的影響因素較多，出現的發熱故障類型也較多，下面結合現場實際逐一分析造成發熱的原因及改進建議。

二、影響的發熱因素分析

中置式高壓開關柜發熱位置主要集中于手車開關動觸頭與手車室內靜觸頭的結合部位，為此從以下幾個方面逐一進行分析并預防。

1、動、靜觸頭同心度不一致引起的發熱

中置式高壓開關柜手車室的后面板固定有母線側靜觸頭及饋線側靜觸頭，當其與手車開關的上下動觸頭因柜體設計加工出現偏差或零部件裝配精度不高，就會出現動、靜觸頭的同心度不一致，造成觸頭各部位的接觸壓力不均衡，彈簧受力不均勻，個別部位由于接觸壓力過小，接觸電阻偏大，大電流運行時就易引起發熱，導致動觸頭彈簧過熱變形，進一步降低接觸壓力，彈簧長期因受力不均、過熱、金屬疲勞積累惡性循環，最終導致故障的發生。如某變電站的母聯開關因動、靜觸頭同心度不一致造成手車開關上的捆綁式動觸頭發生變形，由正常的圓形變成了橢圓形如圖1所示，經過原因查找，發現由于靜觸頭安裝螺栓直徑遠小于靜觸頭安裝孔直徑，緊固過程中靜觸頭安裝位置下移如圖2所示，這樣動、靜觸頭同心度出現偏差，致使手車開關搖到工作位置時因動、靜觸頭不同心將捆綁式動觸頭擠壓變形。

2、動、靜觸頭接觸深度不夠引起的發熱

中置式手車開關柜設計要求，手車開關搖入工作位置后手車開關觸臂上的捆綁式動觸頭與手車室內的靜觸頭接觸深度應該為15mm～25mm，但由于柜體的全封閉性當手車開關搖入工作位置后動、靜觸頭的接觸情況用肉眼是無法直接觀察到的，為此只能采取間接測試方法進行粗測或通過觀察接觸痕跡進行簡單判斷，這就會經常造成動、靜觸頭接觸壓力不足，觸頭間放電，燒傷觸頭引起發熱。如在今年檢修中發現某變電站的10kV主變手車開關動觸頭（如圖3）與靜觸頭（如圖4）因接觸深度不夠引起動靜觸頭間發熱燒損觸頭。通過圖4的燒傷位置可看出動、靜觸頭的接觸位置在靜觸頭的坡面上遠沒有達到規定的15mm～25mm接觸深度。造成此問題原因是：（1）手車開關與柜體的生產廠家不同，產品的生產精度出現偏差：（2）動、靜頭間的接觸深度因缺少有效的檢測手段，造成安裝精度不夠;（3）調整手段單一，只能通過增加靜觸頭底座的厚度來提高動、靜觸頭的接觸深度。

3、動、靜觸頭匹配性差引起的發熱

某變電站在檢修中發現主變饋線柜靜觸頭出現燒傷痕跡，手車開關的額定電流為1600A，遠大于實際運行600A左右的負荷電流，為此排除了因負荷原因造成的靜觸頭燒傷，在隨后的檢查中發現靜觸頭的外徑近似為78mm，手車開關上的捆綁式觸頭內徑為78mm，這樣動靜觸頭接觸后，觸頭壓力顯然不符合設計要求，造成觸頭燒傷也是必然的。

為什么會出現這種情況？調查中發現柜體的生產廠家與手車開關的生產廠家一般不是同一生產廠家，柜體上所用的靜觸頭是柜體生產廠家根據手車開關額定容量單獨采購的，由于動、靜觸頭的配合直徑也就3mm左右，這樣在不同生產廠家加工誤差的存在下，柜體手車室內的靜觸頭與手車開關觸臂上的動觸頭極有可出現不匹配或配合偏差超出規定范圍情況。

三、預防措施

（1）設備采購時，要求廠家提高柜體的加工精度及裝配工藝，消除手車室與手車開關在寬度和高度上存在的誤差，增加定位釘設計，保證動、靜觸頭完美匹配。

（2）零配件應采用標準件，將匹配誤差有效控制在規定范圍內。改進安裝工藝，提高銅排制作精度，使各段母排自然吻合，避免銅排強行矯正，應力較大，接觸不可靠，造成發熱。由于銅排與靜觸頭均利用澆注于觸頭盒內的螺孔進行固定，銅排強行矯正會導致觸頭盒內固定螺孔產生橫向應力，應力過大會導致觸頭盒產生裂紋，損壞絕緣件，同時引起靜觸頭變位，導致動、靜觸頭同心度偏差，長期運行狀態下，易引起發熱，手車開關觸臂受損等情況，最終導致開關柜故障。

（3）有條件的情況下建議開展大電流回路電阻測試（如圖5），這樣無論是因動、靜觸頭不同心、觸頭接觸深度不夠及動、靜觸頭不匹配等因素造成的發熱均可通過回路電阻的變化提前發現，讓數據來說話。證明問題所在。

四、結束語

中置式高壓開關柜的發熱問題大多是由柜體的設計、零部件采購及安裝工藝造成的，為此作為設備的使用方應加大設備的檢驗水平，通過不同功能的儀器、檢測工具或根據設備結構特點自制工器具來全面的檢測設備的各項參數性能，避免設備帶缺陷運行給后續的日常維護帶來困難。

【參考文獻】

【1】DL/T1424-2015《電網金屬技術監督規程》【S】（中國計劃出版社）

【2】《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范合編》【M】（中國計劃出版社）

【3】《國家電網公司十八項電網重大反事故措施（修訂版）及編制說明》 【M】（中國電力出版社）

作者簡介：胡金海（1991—），男，高級技師，從事油田電網變電站的日常維護工作。