摘要：10kV大電流中置插頭柜為變電所最常用的開(kāi)關(guān)設(shè)備，大電流中置插頭柜內(nèi)設(shè)備運(yùn)行發(fā)熱后引發(fā)的事故呈上升趨勢(shì)，本文介紹了導(dǎo)致大電流中置插頭柜內(nèi)設(shè)備發(fā)熱的多種原因，并對(duì)大電流中置插頭柜內(nèi)設(shè)備發(fā)熱情況進(jìn)行討論和分析，對(duì)防止大電流中置插頭柜設(shè)備過(guò)熱事故提出針對(duì)措施，對(duì)大電流中置插頭柜就設(shè)備安裝制造及運(yùn)行維護(hù)提出有實(shí)際指導(dǎo)意義的做法，對(duì)防止大電流中置插頭柜過(guò)熱事故發(fā)生，有實(shí)際借鑒作用。

　　關(guān)鍵詞：中國(guó)高�？萍�,大電流,插頭柜,發(fā)熱故障,在線監(jiān)測(cè)

　　1.引言

　　近年來(lái)，因大電流中置插頭柜設(shè)備過(guò)熱引起的事故呈上升趨勢(shì)，造成設(shè)備短路燒毀，供電中斷，給社會(huì)帶來(lái)不良影響。事實(shí)上，過(guò)熱故障、絕緣故障和機(jī)械故障是造成電力系統(tǒng)安全事故重要原因。而過(guò)熱故障的發(fā)生頻率又占事故總數(shù)的50%以上，多種原因都會(huì)導(dǎo)致10kV大電流中置插頭柜內(nèi)設(shè)備的發(fā)熱，要解決好這一問(wèn)題，應(yīng)該認(rèn)真分析原因，找出故障根源，必須有針對(duì)性地采用各種有效措施。涉及到制造精度、監(jiān)造過(guò)程、設(shè)備選型、基建驗(yàn)收、生產(chǎn)運(yùn)行等。只有采取綜合措施，才能達(dá)到好的效果，不能指望用某個(gè)單一措施就能解決問(wèn)題。

　　2.大電流中置插頭柜內(nèi)設(shè)備發(fā)熱情況分析

　　上面提到的大電流中置插頭柜過(guò)熱，主要是指母分隔離手車(chē)柜或主變隔離手車(chē)柜過(guò)熱，而手車(chē)柜過(guò)熱主要指手車(chē)柜內(nèi)的動(dòng)靜隔離插頭接觸不良引起的發(fā)熱，是導(dǎo)致柜內(nèi)設(shè)備過(guò)熱故障的最根本原因。另外，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，導(dǎo)磁體內(nèi)產(chǎn)生的渦流損耗也是引起柜內(nèi)設(shè)備發(fā)熱的重要原因。同時(shí)柜內(nèi)設(shè)備散熱不暢加速了設(shè)備老化，也是造成過(guò)熱故障的一個(gè)重要因素。

　　總結(jié)原因，可以從下列情況分析：

　　2.1制造工藝不精密。手車(chē)與柜體各種加工誤差積累引起操作的不到位或局部變形，插頭手車(chē)推入工作位置后，動(dòng)靜觸頭嚙合不良，造成動(dòng)靜觸頭接觸電阻增大，并使觸頭部位過(guò)熱，溫升超過(guò)技術(shù)要求，熱量通過(guò)觸臂傳遞至絕緣筒處，絕緣件被長(zhǎng)期烤炙，其絕緣能力逐步下降，在外部有過(guò)電壓事件觸發(fā)下(如雷擊、線路單相接地故障等)或突破絕緣臨界點(diǎn)后，發(fā)熱加劇產(chǎn)生金屬離子，通常將引起單相接地后產(chǎn)生弧光，繼而發(fā)展為三相短路事故。

　　2.2梅花觸頭彈簧質(zhì)量有缺陷。插頭手車(chē)配置在大電流間隔(如母分、主變)，觸頭部位長(zhǎng)期通過(guò)大電流產(chǎn)生的熱量使靜觸頭逐步彈簧老化并松動(dòng)，使隔離手車(chē)上梅花觸頭失去部分壓緊力，進(jìn)一步導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭電阻增大。

　　2.3隔離手車(chē)導(dǎo)軌機(jī)械強(qiáng)度不夠。手車(chē)重量大，長(zhǎng)期作用下導(dǎo)軌變形，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭的配合產(chǎn)生爬坡現(xiàn)象，或者觸頭插入深度不夠，嚙合深度不一，導(dǎo)致接觸電阻過(guò)大，使動(dòng)靜觸頭接觸進(jìn)一步惡化。

　　2.4渦流發(fā)熱。開(kāi)關(guān)柜中，大電流流過(guò)導(dǎo)磁體時(shí)，發(fā)生渦流損耗發(fā)熱，渦流發(fā)熱導(dǎo)致觸頭盒加速老化，絕緣下降。

　　2.5觸頭固定方式有缺陷。固定動(dòng)靜觸頭的螺栓只有一顆，導(dǎo)致導(dǎo)電體接觸面的接觸壓力不夠(查閱相關(guān)資料，導(dǎo)體的接觸壓力主要集中在墊圈的部位，接觸壓力與接觸點(diǎn)距墊圈的距離成反比)，而且部分固定螺栓的螺紋長(zhǎng)度不夠，抗動(dòng)熱穩(wěn)定性能不足，長(zhǎng)期運(yùn)行后熱脹冷縮螺母易松動(dòng)，進(jìn)而加大了接觸電阻，年檢例行試驗(yàn)工作中若不進(jìn)行緊固，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱。

　　2.6關(guān)鍵元器件質(zhì)量可能存在問(wèn)題。

　　梅花觸頭：隔離手車(chē)配置在大電流間隔(如母分、主變)，觸頭部位長(zhǎng)期通過(guò)大電流產(chǎn)生的熱量使靜觸頭逐步彈簧老化并松動(dòng)，使隔離手車(chē)上梅花觸頭失去部分壓緊力，進(jìn)一步導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭電阻增大。

　　絕緣件：絕緣件在壓注過(guò)程中如殘留氣泡，僅通過(guò)耐壓試驗(yàn)是很難發(fā)現(xiàn)的，在投入運(yùn)行后絕緣件會(huì)因過(guò)度受熱，絕緣受損爆裂，形成單相接地，繼而發(fā)生拉弧，引發(fā)三相對(duì)地短路，觸頭盒高溫炭化。

　　導(dǎo)電體：隔離手車(chē)的動(dòng)觸頭、觸臂及極間連接銅排的材質(zhì)如果含雜質(zhì)超標(biāo)，將導(dǎo)致回路電阻增大，溫升過(guò)高，絕緣件在熱循環(huán)的作用下老化厲害，絕緣性能下降。

　　2.7入網(wǎng)技術(shù)要求有漏洞。

　　設(shè)備招標(biāo)文件對(duì)插頭手車(chē)無(wú)技術(shù)參數(shù)要求，一般是由開(kāi)關(guān)柜中標(biāo)廠家自行設(shè)計(jì)制造，造成插頭手車(chē)柜的設(shè)計(jì)安裝較隨意。常發(fā)生事故的插頭柜未按大電流開(kāi)關(guān)柜的設(shè)計(jì)安裝要求加裝排熱風(fēng)扇和防凝露裝置。

　　2.8缺少有效的測(cè)溫手段。

　　由于KYN44-12柜型為金屬鎧裝柜，柜體安裝的普通玻璃觀察窗，因其無(wú)法通過(guò)紅外光而無(wú)法進(jìn)行紅外測(cè)溫。一般通過(guò)測(cè)柜體表面溫度來(lái)判斷是否有過(guò)熱異常，由于柜體表面與柜內(nèi)導(dǎo)流部件有一定的空間，真實(shí)的導(dǎo)流部位溫度與柜體表面溫度存在較大偏差，使跟蹤測(cè)溫的準(zhǔn)確性和及時(shí)性大打折扣。

　　3.大電流中置插頭柜內(nèi)設(shè)備發(fā)熱處理對(duì)策

　　為了防止大電流插頭柜過(guò)熱事故的發(fā)生，需要盡可能從源頭上加以治理，才能從綜合以上問(wèn)題的分析，應(yīng)從技術(shù)改進(jìn)、質(zhì)量控制、裝配工藝等方面，采取以下針對(duì)性改進(jìn)措施：

　　3.1技術(shù)改進(jìn)

　　1)重新設(shè)計(jì)了隔離手車(chē)，以前是按變電所斷路器廠家來(lái)匹配隔離手車(chē)的尺寸，現(xiàn)在統(tǒng)一了規(guī)格和尺寸，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)有利于制造工藝的控制。

　　2)隔離手車(chē)絕緣筒內(nèi)導(dǎo)電件配置進(jìn)行優(yōu)化。隔離手車(chē)絕緣筒內(nèi)導(dǎo)電件，選用T2的純銅材質(zhì)，根據(jù)隔離手車(chē)額定電流來(lái)設(shè)計(jì)零件的截面大小。按照電力系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)規(guī)范，T2材料的截面載流能力每平方毫米能夠達(dá)到2~2.5A，但考慮到絕緣筒內(nèi)的散熱條件不太理想，我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)選用的截面載流量一般都不大于2A，通常都在1.5~1.8A之間，如對(duì)于額定電流為1250A的隔離手車(chē)，連接銅排選用10×80的銅母線，其截面載流量為1.56A;對(duì)于額定電流為 4000A的隔離手車(chē)，導(dǎo)電桿選用Φ79×18的純銅管，其最小截面處載流量不到1.4A。

　　3)在大電流中置插頭柜柜頂及電纜室后門(mén)各裝兩只60W的軸流風(fēng)機(jī)，形成對(duì)流，加強(qiáng)散熱效果，及時(shí)排除柜內(nèi)設(shè)備發(fā)熱。風(fēng)機(jī)控制可以采用溫控器控制，也可采用電流繼電器控制，根據(jù)運(yùn)行習(xí)慣確定控制方式。

　　4)在大電流中置插頭柜柜后母排位置開(kāi)紅外測(cè)溫窗口，在日常巡檢時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況，記錄母排運(yùn)行溫度，并記錄運(yùn)行電流值，可作為后期溫升預(yù)警的參考。

　　5)有條件的變電所可以在大電流中置觸頭柜內(nèi)加裝無(wú)線測(cè)溫裝置，基體方案是手車(chē)觸臂及觸頭盒搭接引出線處安裝溫度探頭，在儀表室安裝接收器，可在儀表門(mén)上裝溫度顯示儀，也可統(tǒng)一安裝上送到后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)嚙合處動(dòng)觸臂和隔離車(chē)內(nèi)銅母排溫升情況。

　　3.2裝配工藝改進(jìn)

　　1)額定電流3150A觸頭盒和靜觸頭改用4000A。觸頭盒采用5顆螺絲安裝，中間采用Φ20全螺紋螺栓，旁邊四顆Φ10螺栓，螺紋長(zhǎng)度不少于 27mm。2011年已對(duì)大電流隔離手車(chē)進(jìn)行了工藝改進(jìn)，動(dòng)觸頭一次部分采用4個(gè)螺栓連接，進(jìn)一步增強(qiáng)動(dòng)熱穩(wěn)定能力。絕緣筒里面銅母線連接改用鍍銀銅柱，銅柱外表增加一層絕緣層，增強(qiáng)絕緣能力。絕緣筒頂部增加散熱器，上面設(shè)多個(gè)小銅管，增加散熱面積，絕緣筒蓋在投運(yùn)時(shí)必須取下。

　　2)對(duì)動(dòng)觸頭與靜觸頭的同軸度加以控制，同軸度不好，主要是由于加工精度差或者裝配精度差造成;也可能是由于手車(chē)軌道等變形所造成�？刂坪脛�(dòng)觸頭與靜觸頭的同軸度，并確定動(dòng)靜觸頭嚙合長(zhǎng)度控制在15mm-25mm之間，保證動(dòng)靜觸頭的接觸面，防止爬坡。

　　3)螺栓連接的緊固力矩滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。

　　3.3質(zhì)量控制

　　1、對(duì)觸頭手車(chē)元器件供應(yīng)商執(zhí)行嚴(yán)格質(zhì)量控制，完善進(jìn)貨檢驗(yàn)項(xiàng)目;

　　1)梅花觸頭規(guī)定按批次抽檢進(jìn)行抗疲勞試驗(yàn)(試驗(yàn)設(shè)備：彈簧拉壓試驗(yàn)機(jī));

　　2)絕緣件除常規(guī)的檢驗(yàn)外增加局放檢測(cè)項(xiàng)目(試驗(yàn)設(shè)備：局部放電檢測(cè)系統(tǒng));

　　3)導(dǎo)電件銅排進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)試，判斷雜質(zhì)是否超標(biāo)(試驗(yàn)設(shè)備：渦流導(dǎo)電儀)。

　　4)負(fù)責(zé)對(duì)供應(yīng)商提供的信息進(jìn)行嚴(yán)格審核，定期要求供應(yīng)商提供有效期內(nèi)的檢測(cè)報(bào)告。如梅花觸頭需進(jìn)行彈簧化學(xué)成分、硬度、金相組織等項(xiàng)目的檢測(cè)分析;銅排的硬度試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、化學(xué)成分、電阻率等項(xiàng)目的檢測(cè)分析，針對(duì)檢測(cè)報(bào)告的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和檢驗(yàn)結(jié)論，判斷是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

　　4、結(jié)論

　　大電流中置插頭柜過(guò)熱故障是電力系統(tǒng)運(yùn)行的一個(gè)老大難問(wèn)題，插頭柜設(shè)備過(guò)熱的原因很多，需要針對(duì)基體情況采取有效的措施，解決好設(shè)備過(guò)熱問(wèn)題，盡可能從源頭上消除過(guò)熱的問(wèn)題，加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和檢修，做到舉一反三，全面徹底。確保設(shè)備的運(yùn)行安全，保證用戶的用電可靠性。

　　參考文獻(xiàn)

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