近几年随着我国配电网建设突飞猛进,在配电网中,变电站、配电室多采用室内金属封闭恺装式开关柜(如KYN28-12型),变电站或配电室的10 kV高压开关柜的故障往往会危及10 kV母线,危及人身、电网和设备安全。经对大量现场数据分析,10 kV开关柜内部故障并不是突发性的,往往伴随着设备发热。
金属封闭恺装式开关柜整体是由柜体和中置式可抽出部件(即手车)两部分组成,柜体分为4个独立的隔室,即断路器手车室、母线室、电缆室、继电器仪表室。开关柜内断路器为额定电压12 kV、交流50 Hz的户内真空断路器,工作环境温度上限为40℃,且24 h内测得的平均值不超过35℃,下限为-15℃。
根据笔者对所在地的金属封闭恺装式开关柜的统计,10 kV金属封闭恺装式开关柜发热主要集中在手车室内断路器动静触头处、电缆室的外接电缆与连接铜排连接处、柜体内部连接铜排与连接铜排交接处,以及部分连接排整体发热。
1 发热原因
1.1真空断路器触头发热
(1)生产厂家设计的动触头触指导流接触面积不符合标准,且所用材料回路电阻大,在重负荷时导通大电流引起发热。发热现象为高温点在动静触头间。
(2)动触头触指压簧在温度变化时机械压力降低或断裂,造成动触头触指接触电阻增大引起发热。发热现象为高温点在动静触头间。
(3)静触头紧固螺丝松动造成导通电阻增大引起发热。发热现象为高温点在动静触头间。
1.2电缆室的外接高压电缆与连接铜排连接处发热
(1)电缆接头材料问题引起的发热。主要为铜铝结合造成的发热,铜铝接触面在负荷电流比较小时发热不明显,当负荷电流增大到一定值时,铜铝结合面随着温度的上升,导通电阻值不断增加,随着电阻值不断增加温度又随之增加,形成恶性循环,造成温度不断升高。
(2)电缆接头与连接铜排接触螺丝松动,或孔洞不匹配引起的发热。主要为电缆接头施工中打孔偏大,紧固螺丝小,中间加垫片从而增加了导通电阻,该发热点测温为螺丝紧固处、垫片温度最高。电缆接头与连接铜排接触螺丝松动引起的发热点为电缆接头连接面与连接铜排之间测温温度最高。
1.3柜体内部连接铜排与连接铜排交接处发热
柜体内部连接铜排与连接铜排交接处发热原因多为在重负荷时导通材料随温度升高达不到设计要求而产生大量热量,发热现象多为连接铜排整体温度较高。
1.4电缆室避雷器接线连接处发热
电缆室避雷器接线连接处发热多为螺丝松动引起,对发热点测温发现,连接导线接头处温度最高。
2 应对措施
2.1把好设备采购质量关
设备招标时严把设备质量关,不符合设计标准的设备不采用,达不到设计要求、容量要求的开关柜不采购、不安装。在制造环节加强监造,实行责任制,谁管理、谁监造、谁负责。
2.2把好设备投运验收关
设备新装投运验收时,要求铝电缆采用专用接头,杜绝因材料电阻不同而引发的发热。严把施工质量关,对存在不符合要求的打孔和使用不符合标准紧固件的不予投运,验收时重点检查断路器动、静触头螺丝紧固情况,电缆及连接排紧固情况,在设备投运前把关消除隐患。
2.3对断路器动触头触指压簧做耐热耐压力试验
断路器投运后,定期对其动触头触指压簧做专业耐热耐压力试验,定期更换动触头触指压簧,杜绝因动触头触指压簧疲劳和断裂引起的发热。
2.4投运后采用适宜的在线测温系统
(1)装设温感触头式测温系统。在开关柜顶部排气孔装设感温触头,并接入感温系统,实时上传柜体温度,实时监测开关柜内部各隔室的温度变化,并通过温感系数测算出实际设备温度,发送给设备监控人员,做到及时发现及时处理。该系统优点是能监测到柜体温度变化,缺点是不能准确发现发热点。
(2)装设红外射线感温装置。在柜体后部装设红外射线感温装置,对准所测设备直接传送设备表面实时温度,并上传到监控系统做到及时发现及时处理。该装置优点是能准确发现发热部位、发热体实际温度;缺点是投资大,测量设备属于点对点。
(3)对于不能实现柜体内部温度采集的封闭恺装式开关柜根据负荷情况及时对设备测温,及时根据柜体温度分析判断发热情况,消除隐患。