高壓開關(guān)柜過熱原因探析及監(jiān)測措施研究

1、    高壓開關(guān)柜過熱原因探析及監(jiān)測措施研究    摘要：由于封閉式開關(guān)柜是封閉的，這就給此種開關(guān)柜埋下了一個致命弱點，無法直接觀測其動靜觸頭等部位，而開關(guān)柜的這些部位易容發(fā)熱，這些過熱缺陷若日積月累，必然會影響到設(shè)備運行的穩(wěn)定性、可靠性，甚至損毀設(shè)備。文章探析了封閉式高壓開關(guān)柜過熱的原因，并提出了在線監(jiān)測高壓開關(guān)柜的措施。關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；過熱原因；監(jiān)測措施；供電企業(yè)；電網(wǎng)安全；電力設(shè)備 ：a：tm591 ：1009-2374（2016）36-0083-02 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2016.36.041近年來，在經(jīng)濟飛速

2、發(fā)展的帶動下，人們的生活水平逐步提高，同時對電能的依賴性逐漸增強，因此確保電網(wǎng)的安全、可靠運行，保證能持續(xù)可靠地給用戶供電，已成為各供電企業(yè)的重要使命。而要想保障電網(wǎng)的安全、可靠運行，電力企業(yè)一方面要強化電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；另一方面要確保當(dāng)前各電力設(shè)備安全穩(wěn)定運行。高壓開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，確保其安全可靠運行，對整個電網(wǎng)的連續(xù)、可靠供電至關(guān)重要。1 封閉式高壓開關(guān)柜過熱故障及原因接頭是電力設(shè)備產(chǎn)生過熱的主要部位，在整個電路中，依據(jù)電工理論，用q=i2rt可算出單個電氣接頭熱量，式中：i代表接頭截面電流；r代表接頭電阻；t代表通過電流時間。電流經(jīng)過導(dǎo)體就會有熱量產(chǎn)生，若某個接頭存在過大電阻

3、，這一接頭產(chǎn)生的熱量也會比較多，若這些熱量不能及時消散，熱量便會在此聚集，導(dǎo)致此部位過熱甚至燒毀。下文就以高壓開關(guān)柜kyn28-12為例，簡單探討開關(guān)柜過熱故障的原因。1.1 封閉式高壓開關(guān)柜主要構(gòu)成通常用三個相互獨立的隔室來承放高壓開關(guān)柜的主要一次設(shè)備，如斷路器室、母線室、出線室等，把高壓開關(guān)柜的二次設(shè)備在繼電器室內(nèi)獨立承放。圖1為kyn28-12型高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)示意圖：1.2 封閉式高壓開關(guān)柜過熱的主要原因單個kyn28-12高壓開關(guān)柜的出線柜通過大電流的接頭通常會有18個，其中6個為分布在斷路器室內(nèi)的手車觸頭，單個接頭的手車觸指通常會有10個以上流過帶負荷的電流；有3個主接頭分布在出線室

4、進行出線電纜的連接；有6個主接頭連接相應(yīng)電流互感器；有3個t接點分布在母線室。這些接頭中6個手車觸頭與3個出線電纜t接點是主要發(fā)熱部位，而這兩個部位都位于封閉式高壓開關(guān)柜內(nèi)，這就造成了值班人員用肉眼不能巡視，借助紅外測溫也無法找出熱缺陷，若這些接頭熱缺陷部位發(fā)熱過于嚴重，會使接頭出現(xiàn)膨脹、變紅，更有甚者會熔斷，最終引發(fā)供電事故。有很多原因都有可能造成封閉式高壓開關(guān)柜出現(xiàn)發(fā)熱缺陷，主要有：1.2.1 電氣連接部位不良接觸，造成發(fā)熱。檢修人員作業(yè)失誤或采用有缺陷的安裝工藝是導(dǎo)致高壓開關(guān)電氣連接部位不良接觸的主要原因，若施工中沒有按相關(guān)工藝標準嚴格作業(yè)，存在安裝工藝問題，這樣很容易埋下過熱隱患影響高

5、壓開關(guān)柜后期運行。如在連接安裝母線時，若有油污或氧化物附著在母線表面，使母線不光滑、不平整，實際搭接面小于寬度的1.5倍，缺乏足夠的搭接壓力等都會導(dǎo)致增大母排聯(lián)接點實際接觸電阻，引發(fā)過熱現(xiàn)象。因此必須重視監(jiān)督高壓開關(guān)柜安裝質(zhì)量，在施工時必須嚴格按照相關(guān)規(guī)程作業(yè)，這樣才能更好地防止開關(guān)柜出現(xiàn)發(fā)熱故障。電氣接頭處以及設(shè)備線夾處接觸面發(fā)生氧化，引發(fā)發(fā)熱。在實際應(yīng)用中設(shè)備接觸面即使壓接很緊，也會有縫隙存在，經(jīng)過長時間運行，接觸面便會出現(xiàn)氧化膜，接頭發(fā)生氧化后會造成增大接觸電阻，實際運行時會使接觸面變熱，而變熱又會助推接觸面氧化速度，這樣循環(huán)反復(fù)，長期疊加最終引發(fā)發(fā)熱故障。1.2.2 手車觸頭不良接觸，

6、造成發(fā)熱。長期運行致使觸指壓緊彈簧發(fā)生疲勞或水汽銹蝕彈簧，彈簧發(fā)生老化功能不足，造成觸頭與觸指沒有足夠接觸壓力，二者不能充分接觸，增大接觸電阻，縮小有效載流截面出現(xiàn)過熱。也有一些高壓開關(guān)柜存在手車操作機構(gòu)行程不足，致使手車不能搖到位，造成手車動靜觸頭間沒有足夠插入深度，實際接觸面不足導(dǎo)致發(fā)熱溫升，最終損害開關(guān)設(shè)備。為對手車觸頭發(fā)熱進行有效防范，在檢修開關(guān)柜時都應(yīng)對手車觸頭燒損度進行仔細檢查，并注重壓力彈簧、觸頭插入深度的檢查，這樣可有效防范由于接頭不良接觸而造成發(fā)熱。1.2.3 負荷電流過大，造成發(fā)熱。對于一些老舊變電站而言，它們采用的封閉式高壓開關(guān)通常都比較老舊，并且大多沒有足夠的規(guī)劃設(shè)計余

7、度。在投入運行后，隨著運行年限的增長，人們的用電負荷也會逐步增大，這時開關(guān)動靜觸頭的實際載流量便很難適應(yīng)負荷增長，加之設(shè)備長時間運行，動靜觸頭發(fā)生氧化，實際接觸電阻變大，這時觸頭便會發(fā)生局部發(fā)熱現(xiàn)象，此外負荷電流的突變也會造成發(fā)熱。2 監(jiān)測封閉式高壓開關(guān)柜溫度2.1 當(dāng)前監(jiān)測封閉式高壓開關(guān)柜的主要手段2.1.1 測溫片測溫法。這種測溫法比較老舊，為接觸式測溫法的一種，這種測溫法主要是把示溫蠟片粘貼在接觸點或把發(fā)光材料涂抹在設(shè)備表面來進行測溫。2.1.2 紅外測溫法。這種測溫法主要依據(jù)的是輻射定律，即任何自身溫度比絕對零度高的物體都會時時發(fā)射紅外輻射能量向周圍空間，隨物體溫度的升高，它產(chǎn)生的輻射

8、能量也會越強，可應(yīng)用紅外檢測儀對設(shè)備發(fā)射在周圍的紅外輻射能量進行測量，再由相應(yīng)的信號處理系統(tǒng)完成處理，這樣就可得到設(shè)備表面的具體溫度分布，最終得到設(shè)備的運行狀態(tài)情況。2.1.3 光纖測溫法。這種測溫法也屬于一種接觸式測溫法，它在當(dāng)前封閉式開關(guān)柜測溫中的應(yīng)用相對較多。依據(jù)光纖測溫的原理與具體作用，可對光纖測溫進行光纖光柵測溫與光纖分布測溫的劃分，其中光纖分布測溫主要是借助光纖后向拉曼散射與otor光時域反射原理來測溫的，其測溫發(fā)往較廣，光纖光柵測溫主要是借助感溫光纖光柵處理器，對光柵反射光波長情況進行檢測，來間接測待測物體溫度。 2.1.4 無線測溫法。這種測溫法也是接觸式測溫法的一種，并且也被

9、廣泛應(yīng)用于封閉式開關(guān)柜上。分布式測溫傳感器、溫度采集器以及后臺監(jiān)控分析系統(tǒng)是無線測溫系統(tǒng)的主要組成部分。無線測溫法主要是通過在被測部位裝設(shè)分布式測溫傳感器，讓它直接接觸高壓電氣設(shè)備，在高壓室外安放溫度采集器，借助無線通訊來傳輸測溫傳感器與溫度采集器間信號，最終來實現(xiàn)溫度測量。2.2 各測溫方式的主要優(yōu)缺點2.2.1 測溫片測溫。之前用的常規(guī)示溫片測溫法直觀性強，但它準確性差，只能定性判斷，無法定量測量，測溫效果不是很理想。而采用熱電阻測溫與熱電偶測溫，需由金屬導(dǎo)線向外輸信號，并且高低壓隔離難，在封閉式高壓開關(guān)柜中無法應(yīng)用。2.2.2 紅外測溫。紅外熱成像儀是非接觸式測溫法的一種，它主要是通過對

10、待測物輻射熱能進行檢測來測溫的，被測物與測試儀間不應(yīng)存在遮擋物，而由于封閉式開關(guān)柜在工作時通常不能打開柜門，這樣紅外測溫儀便無法直接測開關(guān)柜內(nèi)部溫度，高壓開關(guān)柜實際工作時采用此方法測量便不能真實反映內(nèi)部溫度。加之需有人工操作紅外儀，不間斷在線測量便無法完成，且測試人員個人因素會嚴重影響測溫數(shù)據(jù)。2.2.3 光纖測溫。光纖本身絕緣性能通常都比較好，可在開關(guān)柜高壓設(shè)備上直接裝設(shè)光纖溫度傳感器來準確測量高壓開關(guān)實際溫度，但光纖也有一些致命弱點，如易折、易斷、耐高溫性差等。2.2.4 無線測溫。這種測溫法是近年來發(fā)展起來的新型測溫法，系統(tǒng)可靠性好，安全性高，可對高壓開關(guān)柜實現(xiàn)不間斷在線監(jiān)測，無源無線溫度傳感器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可按照實際需求進行多樣式外形設(shè)計，可在開關(guān)柜狹小節(jié)點間方便安裝，與設(shè)備直接接觸，對其具體溫度進行測試，具有很高的測量精度。3 結(jié)語總之，有很多原因都有可能導(dǎo)致封閉式高壓開關(guān)柜過熱，可借助在高壓開關(guān)柜中加裝無線測溫裝置等現(xiàn)代技術(shù)手段來對開關(guān)柜內(nèi)部元件結(jié)合部的實際溫度狀況進行實時掌握，以便在第一時間發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜過熱等異常情況，提前采取措施檢修，這樣可有效防范封閉