浅析高压开关柜发热故障成因及处理措施.docx

浅析高压开关柜发热故障成因及处理措施【摘要】文章介绍了高压开关柜过热事故对电力系统的危害根据实践经验分析了高压开关柜发热故障的形成原因并提出了预防控制措施。【关键词】高压开关柜；发热故障；原因；措施1.高压开关柜过热事故对电力系统的危害在电能的生产、输送、供配以及使用的过程中均离不开高压开关柜它是对电能进行调度与输送的关键电气设备之一尤其是高压开关柜内部的电磁交融环境的稳定性更是直接决定了自身功能发挥的有效性。因此一旦高压开关柜出现发热故障并且没有能够得到及时有效的处理和解决时便会大幅度增加高压开关柜的故障发生率同时对供电可靠性产生影响。多年的工作经验显示：高压开关柜最容易出现发热故障的部位是其手车触头。一旦发生发热故障不仅会严重损害设备自身的性能而且需要比较长的检修周期由此导致的经济损失也比较巨大。导致高压开关柜发热故障形成的过程不是一蹴而就的而是一个“循序渐进”的过程。即处于不良工作环境当中或者自身出现异常情况时的高压开关柜接触面温度升高同时电流发热效应的持续作用会促使触头温度逐渐提高。一旦这种温度升高趋势过快致使触头温度高于高压开关柜内部电流互感器的额定耐热标准或者高于绝缘套管的耐热标准便会导致电流互感器和绝缘套管的损坏造成单相或两相间短路最终使得该发热故障的破坏力被放大波及到其他附属设备最终供配电系统或者电力变压器的稳定性受到影响甚至出现火灾乃至爆炸。几乎所有的高压开关柜手车触头的连接均利用铜排但是金属铜不仅具有良好的导电性能更具有优秀的导热性能。高压开关柜在工作状态中形成的热量会使铜排快速加热导致高压开关柜内部对应触头的开闭性能受到严重影响。一旦高压开关柜手车触头出现发热事故如果要对高压开关柜进行全面系统地检修和修护时不仅过程麻烦而且比较困难。即便经过检修维护处理开关的电气性能也基本上得不到完全的恢复。2.高压开关柜的过热故障成因一般开关柜选型都会根据系统容量及设备的使用标准进行动稳定、热稳定校验但在实际运行中仍有较多复杂因素导致开关柜的过热故障。根据笔者积累的开关柜运行管理经验分析开关柜过热故障的主要原因有几个方面。2.1柜内设备异常发热不管用哪种材料进行电力传输都有材料阻值存在。在电流和电压的作用下设备会产生正常的热损耗但是当电流回路某一接头的阻值过大该部位空隙会发生放电发热量将急剧增大当开关柜正常散热无法使热量快速消散就会使本部位的温度异常升高开关柜易形成过热故障的部位如下：①10kV侧的母排、刀闸都是设置于开关柜狭小的空间内母排为增加绝缘往往使用绝缘热缩套管如母排铜质不过关或连接点不紧固会造成接触电阻增大；②开关柜隔离刀闸的静、动触头咬合不紧、接触不良形成相应的空隙电流在此处形成形成局部放电剧烈发热升温运行中发生此类热故障的概率较高；③柜内电流互感器（CT）普遍采用全密封环氧树脂浇注式结构该结构一次绕组及铁芯散热效果均较差且在大电流回路中一般会增加两个连接接头发热源导致大电流运行时内部CT发热问题严重。2.2防护等级因素造成的散热不畅为防止人体意外接触开关柜的高压带电部分和异物进入开关柜引起设备短路目前开关柜基本采用金属全封闭外壳通用标准要求金属外壳达到IP4X防护等级即能阻挡直径大于1.0mm的金属丝或厚度大于1.0mm的窄条等物体进入的防护标准这大大约束了开关柜热量排出效率。假如柜内设备发生异常过热那仅靠柜体_内部的自然通风系统或强制排风系统是达不到散热要求的这将导致柜内元件绝缘性能在散热不畅的较高温度环境下逐渐劣化埋下开关柜过热事故隐患。2.3柜体涡流发热高压开关柜内部结构设计及材料组合选择不当大电流柜涡流发热会导致严重的异常升温。汕头供电局在负荷高峰期对各站重要设备进行红外热成像缺陷普查曾发现辖内220kV站主变变低开关柜B-C相和A-B相柜内隔板发热达85℃左右并致使该开关柜柜体温度达90℃后经确认主母线是通过大电流在普通钢隔板上产生较大涡流而发热再加上该早期开关柜产品的自然及强制排风系统设计不合理导致了该开门异常发热。2.4运行维护因素目前成套开关柜按标准均通过1.1倍的温升及热稳定校验合格才能投运但在用电高峰季节或检修方式下受电网结线和片区供电能力限制迫使有些变电站主变长期处于满负荷甚至过载状态往往造成主变低压进线柜和馈线柜通过较大的电流造成柜内元器件发热量增大。另外开关柜的定检、预试及维护质量也直接关系到开关柜的异常温升如日常检修清扫忽略了对柜内灰尘及蜘蛛网等的清除使设备的绝缘能力降低狭小的散热空间更降低了柜内散热的效率。2.5环境条件因素国内气候报告显示我国南方夏季室外温度维持在35℃～40℃少数地区超