浅谈如何防止10kV封闭式开关柜因发热引发的事故

许兆辉

摘要：深圳供电局变电站10kV开关柜绝大部分采用封闭式开关柜，而大部分封闭式开关柜内部无法使用红外测温，开关柜内的实际温度与柜面温度相差很大，变电站值班员无法准确判断封闭式开关柜内部温度，开关柜内部发热到一定程度可导致接地短路事故的发生。本文针对上述情况采取高压室安装空调降低环境温度、利用活动观察孔进行红外测温、开关柜内安装感温探头、开关柜内安装散热风扇、利用局放仪进行局放测试等措施及时发现或防止封闭式开关柜因发热引发的事故。

关键词：封闭式开关柜发热测温温度

前言：深圳供电局西部电网发展迅速，变电管理二所共有变电站97座，大部分变电站主变满载、重载，同时夏天气温较高，很多因素引发开关柜内部发热，由于封闭式开关柜内的实际温度目前无法准确判断，导致大电流开关柜严重发热而引发的接地短路事故时有发生，从而影响供电可靠性，不利经济发展及居民用电需求。针对此难题提出自己解决措施和建议。

一、10kV封闭式开关柜内部发热问题现状及原因，下面以象山巡维中心所辖变电站分析：

1、象山巡维中心所辖变电站10kV开关柜全部采用封闭式开关柜，开关柜发热主要集中在主变变低及其隔离开关柜。如下图：

2、发热原因：

2.1电网结构跟不上电网发展的速度，负荷重，设备长期满载影响，随着夏天的逐渐到来，气温升高，用户负荷逐渐加重。10kV 501CT、503CT的实测负荷电流长期为2500A-2650 A（主变压器容量50MVA，变低额定电流2749.3 A），负荷率已经达到90.9%-96.4%，加上10kV高压室没有安装空调，室内温度长期在30-40℃，使开关柜体散热不良；

2.2：部分旧开关柜没安装散热风扇，使开关柜体散热不良；

2.3：设备的安装、连接工艺不佳，验收未把好关，金属连接部分螺丝松动发热、触头接触不良；设备有质量问题，材质不合格，导致经不起长期高温、满载运行。

2.4设备变形老化：随着电网日新月异的发展，新材料、新工艺、新设备大量在电网中推广应用，设备的健康水平也有了明显提高，但是仍有很多老旧设备还在运行。深圳供电局变电站的高压开关柜在八十年代之前出厂的还仍有在使用中。因此设备的质量与新旧程度参差不齐，也是发生问题的重要原因，老旧设备接头发热发生的几率普遍较高。

二、10kV开关柜内部发热对变电运行的影响：

1、由于发热的开关柜主要是主变变低开关或两侧隔离开关柜，处理发热缺陷时会造成较大面积的停电，严重影响了供电可靠性。

2、如果开关柜内严重发热发展成绝缘击穿，造成接地短路事故，将会造成大量经济损失，影响经济生产和居民用电；

3、由于象山巡维中心所辖变电站供电压力较大，不能及时停电处理发热缺陷，要对发热设备进行跟踪，缩短巡视周期，大大增加变电站值班员的工作量，使原本人手紧张的局面更加捉襟见肘。

三、常规对10kV封闭式开关柜的检查方法有：

1、用目测的方法：：

在接头粘贴测温蜡片方法，该法容易由于设备长期运行，测温蜡片自然脱落，失去监控意义，利用停电机会更换也是偶然机会，很难保证长期有效监控开关柜内发热情况；大部分接头通过柜门的观察窗看不到，只能在开关停电检修时检查接头有无过热情况，对预防事故作用不大；观察开关柜内伸缩绝缘套有否融化，各接头有否发红，如有该现象情况已很严重，必须马上停电处理，不利计划安排停电，存在弊端。

2、用红外测温仪对封闭式开关柜表面测温：

该方法存可发现部分发热安全隐患，在2010年象山巡维中心所辖迎峰度夏期间有8个四遥站主变变低开关柜表面温度测试值为50℃-65℃，其他10KV出线柜表面温度为40℃以下；值班员很难准确判定内部真正发热情况，可通过多次跟踪数据进行横向、纵向比较发现发热隐患，但投入人力很多，增加值班员的负担，长期下来会影响其他生产工作。

3、通过异常音响发现设备过热

当发热到非常严重时，一定会异常声音发出，此时可能已经形成发电打火现象，事故已经马上来临，现实意义不大，而且此法对于发现一般发热效果不明显，甚至有可能危及人身安全。

4、夜间巡视：

夜巡方法，可以通过肉眼观察发现部分发热发红重大缺陷，但夜间巡视不可能在变电站长期使用，加之难以发现一般发热问题，所以此法也有很大局限性。

四、针对10kV封闭式开关柜存在的发热安全隐患，目前监控方法的局限性，提出解决措施：

1、10kV配电室安装空调，降低设备运行环境温度。

2010年在 110kV福永站、110kV帝堂站做试点在10kV配电室安装空调，以下两表是两个站10kV配电室安装空调前后测温的对比，由数据可看出，安装空调前后开关柜表面的温度普遍降低十几度，大大改善了发热情况。

110kV福永站10kV开关柜测温对比表

序号 设备 安装空调前 负荷 安装空调后 负荷

1 #1主变变低501开关柜柜面温度 55℃ 2450A 36℃ 2500A

2 #2主变变低502A开关柜柜面温度 49℃ 1300A 35℃ 1350A

3 #2主变变低502B开关柜柜面温度 50℃ 1100A 35℃ 1150A

4 #3主变变低503开关柜柜面温度 54℃ 2400A 35℃ 2350A

表一

110kV帝堂站10kV开关柜测温对比表

序号 设备 安装空调前 负荷 安装空调后 负荷

1 #1主变变低501开关柜柜面温度 60℃ 2400A 38℃ 2450A

2 #2主变变低502A开关柜柜面温度 49℃ 1300A 35℃ 1350A

3 #2主变变低502B开关柜柜面温度 50℃ 1100A 35℃ 1150A

4 #3主变变低503开关柜柜面温度 59℃ 2400A 38℃ 2350A

表二

2、10kV封闭式开关柜大电流开关柜安装散热风扇。

在2011年5月20日，值班员对110kV凤凰站10kV开关柜测温时发现没有安装风机的501开关柜柜面温度比安装了风机的相同型号502A、502B、503开关柜明显高出10℃左右，可见安装风机明显改善散热效果，目前象山巡维中心只有少数的大电流开关柜没安装散热风机。

110kV凤凰站10kV开关柜测温对比表（环境温度：32℃）

序号 设备 柜面温度 有无散热风机 负荷

1 #1主变变低501开关柜 59.5℃ 无 2500A

2 #2主变变低502A开关柜 45℃ 有 1300A

3 #2主變变低502B开关柜 45℃ 有 1200A

4 #3主变变低503开关柜 50℃ 有 2500A

表三

3、10kV封闭式开关柜在满足安全要求的前提下留活动观测孔，通过活动观测孔可用红外测温仪测量开关柜内的实际温度。目前运行中大部分开关柜设计没有活动观测孔。

在2011年5月20日，值班员对110kV凤凰站10kV开关柜测温时#3主变变低503开关柜表面温度63.1℃，从开关柜风机孔测到柜内126℃，经上报上级后紧急停电处理，停电后马上打开503开关柜柜门测到最高温度189℃。由于值班员的及时发现，消除了一起安全隐患。同时也可看出从风机口测出的温度与开关柜内的实际最高温度相差很大，如在开关柜正前后面有可活动观测孔，值班员可更早发现发热情况，避免紧急停电处理。

503开关柜柜面温度

从风机孔测温值

停电后打开柜门测到最高值

4、在封闭式开关柜内加装温度检测仪，提高对开关柜温度监视准度。目前深圳供电局220kV固戍站、110kV福源站已经安装了温度检测仪：在线测温装置在分别在隔离小车六个触头盒里加装了热电阻组成的热检测器，此热检测器由加装在导电臂上方的感应电源CT供电，并通过光电（红外光）方式，把热检测感应的信号传递到外部控制单元。

目前此产品不太成熟，数据的准确性难以驗证，监测的数据未能上传远方，也没信号告警，运行的开关柜技改存在困难，建议在设计时考虑在线测温与留活动观测孔的形式。

5、使用局放仪对10kV封闭式开关柜进行局放测试，用局放仪进行局放测试可发现开关柜内局部放电的安全隐患。仅在2011年前5个月就用局放仪发现220kV象山站532C相断路器、532A相CT、1C1B相断路器、220kV龙塘501ACT柜、501BCT柜各有A、B、C 3相CT、110kV松北站501柜C相CT、110kV沙河站503A柜 C相断路器、532CT柜的A、B相CT、220kV东湖站F13柜的C相CT存在异常局放信号，经过停电检修或更换后恢复正常，消除了安全隐患。

6、其他措施：开关柜内设备定期试验、检查维护，及时更换损害的零部件；改善电网结构，避免开关柜长期满载运行；把好招标与验收关，避免不合格设备接入电网。

五、结论

10kV封闭式开关柜安装散热风扇、10kV配电室安装空调，降低环境温度，可减轻10kV开关柜内发热程度，是最直接有效的预防10kV开关柜因发热导致接地短路事故的手段；通过红外测温，特别是通过活动观测孔对开关柜内直接测温可及时发现开关柜内发热情况，利用科学手段在封闭式开关柜内安装温度检测仪既可测温又可减轻值班员的负担，是未来发展的方向；利用先进仪器局放仪可发现开关柜内局部放电情况；10kV封闭式开关柜内设备定期保养能及时消除隐患； 一系列的措施执行到位，杜绝10kV封闭式开关柜事故不是空谈。

展望：

1、加速电网建设，改善电网结构，使10kV开关柜不至满载、过载运行；

2、对于旧的10kV开关柜进行技改，增加探测窗和加装温度感应器；

3、新设备选型时，10kV开关柜应考虑具有内部温度感应装置的10kV开关柜和留活动观测孔方便红外测温；

4、提高设备的安装、连接工艺，把好电气设备验收进网关。

致谢

深圳供电局变电管理二所高级技师詹金特、周永盛，深圳供电局试验中心陈正强班长对本文的修改（或其他）提供了宝贵意见，谨此致谢。

参考文献：

1、1998年广西电力工业局培训教材委员会编的《电气设备及其运行（一次部分）》，中国水利水电出版社。

2、中华人民共和国国家发展和改革委员会2008-11-01发布的《DLT 664-2008 带电设备红外诊断应用规范》，中国电力出版社。

3、《固戍站5011隔离手车柜在线测温装置验收意见》

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。