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1.高電壓開關(guān)柜過熱事故對(duì)電力系統(tǒng)的危害

一旦高電壓開關(guān)柜發(fā)生發(fā)熱故障，不能及時(shí)有效地處理和解決，高電壓開關(guān)柜的故障發(fā)生率將大大增加，影響供電可靠性。

多年的工作經(jīng)驗(yàn)表明，最容易發(fā)生熱故障的部位是高壓開關(guān)柜的手車觸點(diǎn):幾乎所有高壓開關(guān)柜的手車觸點(diǎn)都是由銅排連接的，但金屬銅不僅具有良好的導(dǎo)電性，而且具有良好的導(dǎo)熱性。工作狀態(tài)下高電壓開關(guān)柜產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致銅排快速發(fā)熱，嚴(yán)重影響高電壓開關(guān)柜內(nèi)相應(yīng)觸點(diǎn)的開合性能。高壓開關(guān)柜手車一旦接觸發(fā)熱事故，不僅麻煩，而且檢修高壓開關(guān)柜手車也很困難。即使經(jīng)過維護(hù)，開關(guān)的電氣性能也不能完全恢復(fù)。

導(dǎo)致高壓開關(guān)柜加熱故障形成的過程不是一蹴而就的過程，而是一個(gè)“循序漸進(jìn)”的過程:當(dāng)高壓開關(guān)柜接觸表面處于惡劣的工作環(huán)境或異常時(shí)，其溫度會(huì)升高，電流加熱效應(yīng)的持續(xù)作用會(huì)促使接觸溫度逐漸升高。一旦溫度上升過快，導(dǎo)致接觸溫度高于高壓開關(guān)柜的內(nèi)部電流互感器的額定耐熱標(biāo)準(zhǔn)或高于絕緣套管的耐熱標(biāo)準(zhǔn)，電流互感器和絕緣套管將被損壞，導(dǎo)致單相或兩相短路，最終加熱故障的破壞力將被放大并擴(kuò)散到其他附屬設(shè)備，最終影響供配電系統(tǒng)或電力變壓器的穩(wěn)定性，甚至發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸。

2、高電壓開關(guān)柜過熱故障原因

根據(jù)系統(tǒng)容量和設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)，通常會(huì)檢查開關(guān)柜型選擇的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，但在實(shí)際運(yùn)行中，仍有許多復(fù)雜因素導(dǎo)致開關(guān)柜過熱故障。根據(jù)筆者積累的開關(guān)柜運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，造成開關(guān)柜過熱故障的主要原因有幾個(gè)。

1.機(jī)柜內(nèi)設(shè)備異常發(fā)熱:無(wú)論用哪種材料傳輸功率，都存在材料電阻。在電流和電壓的作用下，設(shè)備會(huì)產(chǎn)生正常的熱損失。然而，當(dāng)電流回路中接頭的電阻值太大時(shí)，該部分的間隙將放電，熱值將急劇增加。當(dāng)開關(guān)柜正常散熱不能快速散熱時(shí)，該部分溫度會(huì)異常升高。開關(guān)柜容易出現(xiàn)過熱故障的部分如下:

(1) ①10kV側(cè)母線、刀閘均設(shè)置在開關(guān)柜的狹小空間內(nèi)，母線為增加絕緣經(jīng)常使用絕緣熱縮套管，如母線銅不閉合或連接點(diǎn)緊固會(huì)造成接觸電阻增加；

②開關(guān)柜隔離斷路器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)觸點(diǎn)未緊密接合，觸點(diǎn)不良，形成相應(yīng)的間隙。電流在這里形成局部放電，導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)熱和溫度上升。在運(yùn)行過程中，這種熱故障的可能性很高。

(3)柜內(nèi)電流互感器一般采用全密封環(huán)氧樹脂澆注結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的初級(jí)繞組和鐵芯散熱效果差。此外，通常在大電流電路中增加兩個(gè)連接到頭發(fā)的熱源，這在大電流操作期間導(dǎo)致嚴(yán)重的內(nèi)部CT加熱問題。

2.防護(hù)等級(jí)因素導(dǎo)致散熱不良:為防止人體與開關(guān)柜的高壓帶電部件意外接觸和開關(guān)柜的異物進(jìn)入造成設(shè)備短路，目前，開關(guān)柜基本采用金屬全封閉外殼。一般標(biāo)準(zhǔn)要求金屬外殼達(dá)到IP4X防護(hù)等級(jí)，即能夠阻擋直徑大于1.0毫米的金屬線或厚度大于1.0毫米的窄條等物體進(jìn)入的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，這極大地限制了開關(guān)柜的散熱效率。如果柜內(nèi)設(shè)備異常過熱，柜體內(nèi)的自然通風(fēng)系統(tǒng)或強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)不能滿足散熱要求，將導(dǎo)致柜內(nèi)部件在散熱不良的高溫環(huán)境下絕緣性能逐漸惡化，埋下過熱開關(guān)柜的隱患。

3.柜體渦流加熱:高電壓開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料組合不當(dāng)，大電流柜渦流加熱會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的異常溫升。汕頭供電局在高峰負(fù)荷期間對(duì)各站重要設(shè)備進(jìn)行了紅外熱成像缺陷調(diào)查。發(fā)現(xiàn)汕頭供電局220千伏站主變壓器為低開關(guān)柜B-C相和A-B相。機(jī)柜的內(nèi)部隔板被加熱到大約85℃，導(dǎo)致開關(guān)柜機(jī)柜的溫度達(dá)到90℃。確認(rèn)后，通過大電流在普通鋼隔板上產(chǎn)生大渦流來(lái)加熱主母線。此外，早期開關(guān)柜產(chǎn)品的自然和強(qiáng)制排氣系統(tǒng)的不合理設(shè)計(jì)導(dǎo)致了門開口的異常加熱。

4.運(yùn)行維護(hù)因素:目前，成套設(shè)備開關(guān)柜必須按標(biāo)準(zhǔn)通過1.1次溫升和熱穩(wěn)定性檢查后才能投入運(yùn)行。然而，在用電高峰季節(jié)或維護(hù)模式下，由于電網(wǎng)連接和區(qū)域供電能力的限制，一些11+主變壓器被迫長(zhǎng)時(shí)間處于滿負(fù)荷甚至過載狀態(tài)，這往往導(dǎo)致主變壓器的低壓進(jìn)線柜和饋線柜通過較大的電流，導(dǎo)致柜內(nèi)元件的發(fā)熱量增加。此外，開關(guān)柜的定期檢查、預(yù)試驗(yàn)和維護(hù)的質(zhì)量也與開關(guān)柜的異常溫升直接相關(guān)。例如，日常維護(hù)和清潔忽略了去除機(jī)柜中的灰塵和蜘蛛網(wǎng)，由于散熱空間狹窄，降低了設(shè)備的絕緣能力和機(jī)柜中的散熱效率。

5.環(huán)境因素:國(guó)內(nèi)氣候報(bào)告顯示，中國(guó)南方夏季室外溫度保持在35℃ ~ 40℃，少數(shù)地區(qū)超過40℃。設(shè)備本身發(fā)出的熱量疊加會(huì)導(dǎo)致配電室環(huán)境溫度過高。如果開關(guān)柜采用傳統(tǒng)的散熱方式，并且缺乏通風(fēng)設(shè)施，將會(huì)間接增加進(jìn)入房間的灰塵和濕氣的量，使得開關(guān)柜處于更差的運(yùn)行環(huán)境中，這將加劇開關(guān)柜中主要部件的加熱，并形成開關(guān)柜的異常加熱。

3、高壓開關(guān)柜熱處理及防治措施

供熱故障對(duì)高壓開關(guān)柜設(shè)備和供電系統(tǒng)的運(yùn)行危害很大。如果不及時(shí)處理，將會(huì)燒壞與系統(tǒng)相連的大大小小的設(shè)備，造成嚴(yán)重的安全事故。從安全角度來(lái)看，電力企業(yè)應(yīng)建立綜合措施，預(yù)防和控制高電壓開關(guān)柜過熱。

1.設(shè)備選擇和訪問控制:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了開關(guān)柜設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、安裝、安全和環(huán)保技術(shù)要求。目前，開關(guān)柜的許多制造商一般按照通用標(biāo)準(zhǔn)制造。但是，由于不同的區(qū)域運(yùn)行條件和不同的維護(hù)管理要求，用戶有必要進(jìn)一步規(guī)范制造商的制造標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和質(zhì)量，嚴(yán)格選擇類型和訪問條件，從源頭上確保開關(guān)柜適合“本地化運(yùn)行”。在溫度、濕度和設(shè)備容量高的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，當(dāng)開關(guān)柜時(shí)，過熱故障的概率很高。因此，企業(yè)有必要對(duì)動(dòng)態(tài)熱穩(wěn)定性驗(yàn)證、溫升試驗(yàn)、設(shè)備溫濕度控制和排氣系統(tǒng)等提出相應(yīng)的制造標(biāo)準(zhǔn)和要求。結(jié)合實(shí)際情況。例如，自動(dòng)控制柜內(nèi)的濕度需要設(shè)置一個(gè)智能數(shù)字顯示溫濕度控制器和一個(gè)功率不超過100瓦in 開關(guān)柜的加熱器。3150A和4000A大電流柜采用額定電流為4000A的真空斷路器，配有連續(xù)運(yùn)行壽命不低于2年的優(yōu)質(zhì)風(fēng)機(jī)。風(fēng)扇可以在沒有總線斷電的情況下進(jìn)行維護(hù)，并且便于更換。禁止用風(fēng)扇直接吹真空斷路器散熱。熱縮絕緣封裝，熱縮絕緣厚度不小于2mm，滿足溫升試驗(yàn)要求(應(yīng)提供溫升試驗(yàn)報(bào)告)；對(duì)于額定電流為2000安培及以上的柜內(nèi)電流互感器，在保證內(nèi)部安全距離的前提下，應(yīng)盡可能選擇穿芯結(jié)構(gòu)電流互感器，以改善電流互感器的冷卻條件等。

2.設(shè)備更換和改造:一些早期的開關(guān)柜產(chǎn)品在技術(shù)和結(jié)構(gòu)上仍有不完善之處，導(dǎo)致開關(guān)柜溫度異常升高，給運(yùn)行帶來(lái)很大隱患。對(duì)于此類設(shè)備，如果使用壽命太長(zhǎng)，改造成本太高，應(yīng)以設(shè)備更換為基礎(chǔ)。如果局部改造能滿足運(yùn)行要求，則應(yīng)批準(zhǔn)改造，以徹底消除開關(guān)柜溫升過高的缺陷。我公司處理了渦流影響及通風(fēng)散熱系統(tǒng)造成的3150A開關(guān)柜局部加熱偏差低的缺陷，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明效果良好。具體措施是:關(guān)閉機(jī)柜電源，用渦流環(huán)境最小的材料組合替代主母線產(chǎn)生的渦流區(qū)域，在機(jī)柜內(nèi)部安裝最佳通風(fēng)系統(tǒng)，在配電室安裝室內(nèi)空調(diào)，從而降低系統(tǒng)工作環(huán)境的溫度，取得良好效果。

3.運(yùn)行維護(hù)到位:通過綜合實(shí)施各種運(yùn)行維護(hù)過熱預(yù)防和控制措施，結(jié)合在0+可能出現(xiàn)的異常升溫的主要原因和實(shí)際運(yùn)行中容易發(fā)熱的部位，是保證0+安全運(yùn)行的必要條件。如下所示:

(1)負(fù)載控制。控制當(dāng)前負(fù)載，減少過載操作次數(shù)，防止過熱。目前，社會(huì)對(duì)電力的需求不斷增加，使得大部分變壓器長(zhǎng)時(shí)間處于滿負(fù)荷狀態(tài)。尤其是主變壓器低壓進(jìn)線承受的電流值開關(guān)柜往往超標(biāo)。負(fù)載過大會(huì)導(dǎo)致部件的加熱頻率增加，導(dǎo)致溫度異常升高。因此，運(yùn)行管理中應(yīng)做好負(fù)荷預(yù)測(cè)，合理安排運(yùn)行方式和負(fù)荷切換，盡量避免開關(guān)柜滿負(fù)荷或過載運(yùn)行。

(2)聯(lián)系維修。發(fā)生開關(guān)柜發(fā)熱事故的主要原因是開關(guān)柜斷路器手車觸頭接觸不正常，特別是動(dòng)靜觸頭的嚙合狀態(tài)不理想。維護(hù)人員應(yīng)特別注意觸點(diǎn)的維護(hù)。重點(diǎn)觀察斷路器螺釘?shù)木o固情況，必要時(shí)更換新螺釘、彈簧等部件，防止隔離觸頭多次分離和閉合后彈簧老化，導(dǎo)致觸頭連接松動(dòng)。同時(shí)，在隔離觸點(diǎn)上涂抹導(dǎo)電膏和凡士林，以降低接觸電阻。

(3)定期檢查和預(yù)試驗(yàn)。應(yīng)在開關(guān)柜范圍內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢查和測(cè)試。應(yīng)根據(jù)測(cè)試程序逐一進(jìn)行驗(yàn)證。如果發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，應(yīng)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，判斷設(shè)備絕緣容量在開關(guān)柜范圍內(nèi)。柜內(nèi)絕緣劣化或故障部件應(yīng)及時(shí)更換，以消除人為失誤給開關(guān)設(shè)備帶來(lái)的巨大安全隱患。

④安裝在線監(jiān)控。在線測(cè)溫裝置安裝在開關(guān)柜內(nèi)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開關(guān)柜內(nèi)觸頭、銅排、輔助部件等運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行情況。測(cè)量裝置與電流繼電器配合，同時(shí)啟動(dòng)風(fēng)扇。當(dāng)機(jī)柜中的溫度或繼電器中的電流達(dá)到固定值時(shí)，風(fēng)扇開始冷卻。如果溫度繼續(xù)上升到另一設(shè)定值，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知值班員及時(shí)處理，也便于維護(hù)人員直觀判斷加熱故障情況，鎖定過熱位置開關(guān)柜，實(shí)施有針對(duì)性的維護(hù)處理。

⑤改善作業(yè)環(huán)境。一般情況下，考慮改善配電室的通風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)置空調(diào)從整體上控制配電室環(huán)境的溫度和濕度，以避免開關(guān)柜運(yùn)行過程中的累計(jì)溫升。