班志杰
国网山西太原供电公司，山西 太原 030010
摘要：随着人们的生活水平不断的提高，对电能的需求也越来越大。在开关柜运行运行中，一次系统的主要连接部分如动、静触头的咬合部位、柜后电缆室内母线与电缆接头以及母排连接点等，由于各种不利因素，在带负荷后连接温度会异常上升，导致绝缘降低，严重的将造成相间短路放炮，发生火灾。这种非计划停机事件将给下游生产设备造成断电停产、冶炼设备损坏、甚至人员伤亡等恶性事故。
关键词：开关柜；运行过温原；控制
引言
作为供配电系统重要设备的断路器，和开关柜之间连接动静触头承担电能的转换及传输。静触头、连接母排、动触头臂、梅花触指及断路器导电臂为高压开关柜中主要的发热元件。高压开关柜触头温度过高会导致开关柜中触头盒绝缘降低发生单相接地或相间短路，引发各类安全事故，造成电力系统瘫痪或人员伤亡。
1触头发热的主要原因
1.1静触头跟母排连接面接触不良或固定螺栓松动
开关柜静触头是一个圆形的铜体，通过螺栓与母排相连。开关柜的容量不同，静触头铜体、螺栓大小不同。若静触头与母排的接触面积和接触压力达不到规范要求，搭接面小于母排宽度的1.5倍，就会因缺乏足够的搭接压力而导致母排联接点实际电阻增大。若静触头及母排截流偏小，就可引起高压开关触头温度异常。母排与静触头连接面镀银或镀锡，可提高导电性能，降低导电热效应。与静触头连接的母排一般选用铜排，避免铜铝过渡而产生热量。坚固螺栓采用力矩扳手，坚固力矩不能过松也不能过紧，过松会造成接触不良，而过紧会使金属面发生蠕变，导致螺栓周围的金属上翘，使接触面积减少。
1.2动触头坚固弹簧张力不足或选材不当
10kV手车式开关柜采用滑动接触结构，断路器的动触头由多片梯形触指组成。梯形触指安装在触指支架上，梅花触头支架由两个圆形圈及连接杆组成，一般用弹簧把梯形触指坚固在支架上。断路器在工作状态时，触指与静触头和导电臂的接触电阻由坚固弹簧张力决定。坚固弹簧张力不足时，动静触头接触电阻会增大，根据电流的热效应公式Ｑ＝Ｉ２Ｒｔ可知发热会增大，而触头热量传给弹簧，使得弹簧螺旋体的弹性变大。若张力进一步下降，则会加剧触头的发热。对发热损坏的触头进行检查，发现静触头表面有明显电弧灼伤痕迹，梯形触指在运行过程中存在放电，若不能及时发现和处理就会导致单相接地或短路事故的发生。固定弹簧张力的大小与弹簧的材质、弹簧粗细、弹簧螺旋体紧密程度有关。梯形触指圆形固定圈与弹簧需采用非磁性材料，若为磁性材料，通过电流时就会形成涡流过热，导致弹簧的弹性系数下降，造成触指的紧固力降低。断路器容量不同，弹簧型号也不同，在更换弹簧时应对弹簧型号进行检查，检测弹簧的张力是否满足使用要求。
3降低开关柜运行温度的控制手段
3.1现场改造措施
（1）配电室内装空调。降低环境温度，开关柜柜内电气接点温升允许最高值是75K，绝对温度不超过90度。降低环境温度是目前比较普遍的措施。对于空调的选型及摆放位置有一定要求，空调制冷面积取值约为1匹带10平方米，总降开关室面积一般为600平方米左右，因此在空调选型上为两台30匹的工业制冷风机，空调的摆放位置及风口朝向要求在开关室内形成循环冷气流，即布置时空调不能对吹风、不能朝向同一方向吹风。同时严禁空调直吹开关柜避免温度过低形成凝露，危及运行安全。（2）柜体通风改造。
在大电流开关柜顶部加装三组优质排风机，分别位于断路器室顶部、母线室顶部、电缆室顶部，长期开启或根据温度或电流开启，同时在开关柜柜后母线内护板处开孔以及在开关柜前后的下柜门进行百叶窗式通风改造，必要时可在前后下柜门安装进风机，形成一个开关柜下部进风、内部向上流通、顶部风机排风的循环风路，充分的带走断路器触头及母线室的热量，降低开关柜的整体运行温度。加装风机存在以下弊病：风机长期运转，电机老化转速下降以及风道脏污风力受阻都有可能造成风量降低，使温升再次超标；发热往往只在局部，通风改造治标不治本，整个环境温度降底，对局部发热严重的状况改善很有限（空气的传导系数比较低），有可能造成凝露，酿成绝缘事故。因此，有选择性的开启风机、空调温度要设在最恰当的数值，才能做到有效降温，延长风机使用寿命，还要防止温差过大形成的凝露。要实现以上功能，通过电流采样的风机控制器及无线测温装置的设置双重配合就能实现，电流和温度双重控制风机的启动，大电流时提前开启风机，温度高时亦能开启风机有效降温。（3）周期性更换或打磨形成氧化层的动静触头在实际检修过程中，发现存在过温现象的开关柜动静触头的氧化变色是非常普遍的现象，在治理收集数据过程中发现氧化变色的动静触头整体直流电阻一般为120~150μΩ，经过精细打磨去除氧化层后可将直流电阻降低到50μΩ左右，极大地降低了接触点位的发热量，若采用更换全部动静触头的方式可将直流电阻控制在20μΩ，能够从根本上解决运行过温问题。
3.2管理手段，运行红线与运行蓝线
开关柜电流达到运行蓝线：夜班值班人员应在为微安级，当避雷器发生受潮、阀片劣化等异常时泄漏电流的阻性分量将增大，此时避雷器有功损耗及温升均会升高，这就为采用红外测温对避雷器性能进行监测提供了依据。对运行中的避雷器进行红外成像，并比较上下元件、不同相及同类设备的热成相图谱，当发现热像有温度异常分布可初步判断避雷器故障。需注意的是，避雷器为电压致热型设备，热缺陷温升判据范围非常小，仅为0.5-1K，同时红外测温数据受环境温度、湿度、风速、周围电磁场等因素影响可观，为得到相对准确的试验数据，应在阴天、夜间或晴天日落以后时段进行试验，并结合避雷器过热缺陷的典型热像特征进行综合判定。运行电压下的交流泄漏电流试验。避雷器受潮或阀片劣化初期故障特征不明显，监测泄漏电流表及红外测温试验可能无法及时发现故障，造成避雷器带病运行，因此在雷雨季节前后应对避雷器进行运行电压下的交流泄漏电流试验以掌握避雷器的运行状况。该试验是判断避雷器性能的重要参考，通过测量避雷器运行电压下的全电流、阻性电流、功率因数并与初始值进行比较，可对避雷器故障与否进行判断。泄漏电流阻性分量仅占全电流的10-20%，因此阻性电流较全电流能更灵敏地反应避雷器故障，当阻性电流增加超过1倍时应停电检查。当阀片受潮或故障时避雷器电压与电流相位差将降至80度以下，因此相角差也可做为故障判据的辅助参量。
3.3停电检修
停电检修针对实施计划检修的避雷器，检查周期可为半年或一年不等，停电检修工作的主要内容为避雷器的检查清扫和预防性试验：检查清扫。通过登高近距离检查可更有效地发现诸如瓷套裂纹、脱釉等现象，对避雷器外套清扫则可防止外套沿面闪络及内部放电现象；预防性试验。包括避雷器底座绝缘电阻测量及直流泄漏电流试验。底座绝缘电阻测量是绝缘性能检测的基础项目，可发现内部受潮及贯穿性绝缘缺陷，直流泄漏电流试验则是避雷器性能好坏的最终判据。
结语
开关柜电流达到运行红线：当开关柜运行电流达到红线时立即安排特巡，并安排人员进行热成像测温和开关局放测量，若无线测温装置显示的温度达到缺陷值，则应立即汇报调度，在现场投入临时风机，申请停电机进行处理；值班班长应每周发布一次达到红线运行设备的状态，包括运行的温度曲线、运行电流曲线、现场临时风机投运情况、热成像以及局放测量情况等有关数据；专业工程师应根据数据情况对红线运行的开关柜进行运行分析，给出专业处理意见。
参考文献
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