高壓開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱原因探析及監(jiān)測(cè)措施研究

1、    高壓開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱原因探析及監(jiān)測(cè)措施研究    摘要：由于封閉式開(kāi)關(guān)柜是封閉的，這就給此種開(kāi)關(guān)柜埋下了一個(gè)致命弱點(diǎn)，無(wú)法直接觀測(cè)其動(dòng)靜觸頭等部位，而開(kāi)關(guān)柜的這些部位易容發(fā)熱，這些過(guò)熱缺陷若日積月累，必然會(huì)影響到設(shè)備運(yùn)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(kāi)關(guān)柜過(guò)熱的原因，并提出了在線監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)柜的措施。關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜；過(guò)熱原因；監(jiān)測(cè)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(lái)，在經(jīng)濟(jì)飛速

2、發(fā)展的帶動(dòng)下，人們的生活水平逐步提高，同時(shí)對(duì)電能的依賴性逐漸增強(qiáng)，因此確保電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)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(yùn)行，電力企業(yè)一方面要強(qiáng)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(yùn)行。高壓開(kāi)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(yùn)行，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的連續(xù)、可靠供電至關(guān)重要。1 封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱故障及原因接頭是電力設(shè)備產(chǎn)生過(guò)熱的主要部位，在整個(gè)電路中，依據(jù)電工理論，用q=i2rt可算出單個(gè)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(guò)電流時(shí)間。電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體就會(huì)有熱量產(chǎn)生，若某個(gè)接頭存在過(guò)大電阻

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

4、進(jìn)行出線電纜的連接；有6個(gè)主接頭連接相應(yīng)電流互感器；有3個(gè)t接點(diǎn)分布在母線室。這些接頭中6個(gè)手車(chē)觸頭與3個(gè)出線電纜t接點(diǎn)是主要發(fā)熱部位，而這兩個(gè)部位都位于封閉式高壓開(kāi)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(cè)溫也無(wú)法找出熱缺陷，若這些接頭熱缺陷部位發(fā)熱過(guò)于嚴(yán)重，會(huì)使接頭出現(xiàn)膨脹、變紅，更有甚者會(huì)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(kāi)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(kāi)關(guān)電氣連接部位不良接觸的主要原因，若施工中沒(méi)有按相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格作業(yè)，存在安裝工藝問(wèn)題，這樣很容易埋下過(guò)熱隱患影響高

5、壓開(kāi)關(guān)柜后期運(yùn)行。如在連接安裝母線時(shí)，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(shí)際搭接面小于寬度的1.5倍，缺乏足夠的搭接壓力等都會(huì)導(dǎo)致增大母排聯(lián)接點(diǎn)實(shí)際接觸電阻，引發(fā)過(guò)熱現(xiàn)象。因此必須重視監(jiān)督高壓開(kāi)關(guān)柜安裝質(zhì)量，在施工時(shí)必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程作業(yè)，這樣才能更好地防止開(kāi)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(shí)際應(yīng)用中設(shè)備接觸面即使壓接很緊，也會(huì)有縫隙存在，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，接觸面便會(huì)出現(xiàn)氧化膜，接頭發(fā)生氧化后會(huì)造成增大接觸電阻，實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)使接觸面變熱，而變熱又會(huì)助推接觸面氧化速度，這樣循環(huán)反復(fù)，長(zhǎng)期疊加最終引發(fā)發(fā)熱故障。1.2.2 手車(chē)觸頭不良接觸，

6、造成發(fā)熱。長(zhǎng)期運(yùn)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(méi)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(guò)熱。也有一些高壓開(kāi)關(guān)柜存在手車(chē)操作機(jī)構(gòu)行程不足，致使手車(chē)不能搖到位，造成手車(chē)動(dòng)靜觸頭間沒(méi)有足夠插入深度，實(shí)際接觸面不足導(dǎo)致發(fā)熱溫升，最終損害開(kāi)關(guān)設(shè)備。為對(duì)手車(chē)觸頭發(fā)熱進(jìn)行有效防范，在檢修開(kāi)關(guān)柜時(shí)都應(yīng)對(duì)手車(chē)觸頭燒損度進(jìn)行仔細(xì)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(fù)荷電流過(guò)大，造成發(fā)熱。對(duì)于一些老舊變電站而言，它們采用的封閉式高壓開(kāi)關(guān)通常都比較老舊，并且大多沒(méi)有足夠的規(guī)劃設(shè)計(jì)余

7、度。在投入運(yùn)行后，隨著運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，人們的用電負(fù)荷也會(huì)逐步增大，這時(shí)開(kāi)關(guān)動(dòng)靜觸頭的實(shí)際載流量便很難適應(yīng)負(fù)荷增長(zhǎng)，加之設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，動(dòng)靜觸頭發(fā)生氧化，實(shí)際接觸電阻變大，這時(shí)觸頭便會(huì)發(fā)生局部發(fā)熱現(xiàn)象，此外負(fù)荷電流的突變也會(huì)造成發(fā)熱。2 監(jiān)測(cè)封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜溫度2.1 當(dāng)前監(jiān)測(cè)封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜的主要手段2.1.1 測(cè)溫片測(cè)溫法。這種測(cè)溫法比較老舊，為接觸式測(cè)溫法的一種，這種測(cè)溫法主要是把示溫蠟片粘貼在接觸點(diǎn)或把發(fā)光材料涂抹在設(shè)備表面來(lái)進(jìn)行測(cè)溫。2.1.2 紅外測(cè)溫法。這種測(cè)溫法主要依據(jù)的是輻射定律，即任何自身溫度比絕對(duì)零度高的物體都會(huì)時(shí)時(shí)發(fā)射紅外輻射能量向周?chē)臻g，隨物體溫度的升高，它產(chǎn)生的輻射

8、能量也會(huì)越強(qiáng)，可應(yīng)用紅外檢測(cè)儀對(duì)設(shè)備發(fā)射在周?chē)募t外輻射能量進(jìn)行測(cè)量，再由相應(yīng)的信號(hào)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(yùn)行狀態(tài)情況。2.1.3 光纖測(cè)溫法。這種測(cè)溫法也屬于一種接觸式測(cè)溫法，它在當(dāng)前封閉式開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫中的應(yīng)用相對(duì)較多。依據(jù)光纖測(cè)溫的原理與具體作用，可對(duì)光纖測(cè)溫進(jìn)行光纖光柵測(cè)溫與光纖分布測(cè)溫的劃分，其中光纖分布測(cè)溫主要是借助光纖后向拉曼散射與otor光時(shí)域反射原理來(lái)測(cè)溫的，其測(cè)溫發(fā)往較廣，光纖光柵測(cè)溫主要是借助感溫光纖光柵處理器，對(duì)光柵反射光波長(zhǎng)情況進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)間接測(cè)待測(cè)物體溫度。 2.1.4 無(wú)線測(cè)溫法。這種測(cè)溫法也是接觸式測(cè)溫法的一種，并且也被

9、廣泛應(yīng)用于封閉式開(kāi)關(guān)柜上。分布式測(cè)溫傳感器、溫度采集器以及后臺(tái)監(jiān)控分析系統(tǒng)是無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的主要組成部分。無(wú)線測(cè)溫法主要是通過(guò)在被測(cè)部位裝設(shè)分布式測(cè)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(wú)線通訊來(lái)傳輸測(cè)溫傳感器與溫度采集器間信號(hào)，最終來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。2.2 各測(cè)溫方式的主要優(yōu)缺點(diǎn)2.2.1 測(cè)溫片測(cè)溫。之前用的常規(guī)示溫片測(cè)溫法直觀性強(qiáng)，但它準(zhǔn)確性差，只能定性判斷，無(wú)法定量測(cè)量，測(cè)溫效果不是很理想。而采用熱電阻測(cè)溫與熱電偶測(cè)溫，需由金屬導(dǎo)線向外輸信號(hào)，并且高低壓隔離難，在封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜中無(wú)法應(yīng)用。2.2.2 紅外測(cè)溫。紅外熱成像儀是非接觸式測(cè)溫法的一種，它主要是通過(guò)對(duì)

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