高压开关柜实际温升超标的原因及对策研究

摘要：进入21世纪之后，我国电网得到了快速发展，相关技术设备也得到了提高，使得高压开关柜的使用逐渐频繁。但高压开关柜由于自身的密闭性，在某些高负荷运作的地区，高压开关柜的实际温升超标现象较为严重。基于此，文章针对我国高压开关柜实际温升超标的原因进行了探析，并提出了一些应对策略，希望给相关工作者提供借鉴。

关键词：高压开关柜；实际温升；超标原因；手车柜；型式试验

中图分类号：TM591 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0093-03

近几年，我国高压电网系统逐渐增多，使得高压开关柜的温升超标逐渐频繁，这使得设备的安全稳定运行受到了直接的影响，若持续过热高温而没有及时控制，就会严重影响绝缘件及相关设备的性能与使用寿命。为了改善这种现状，我国电力系统所使用的开关柜，必须严格按照采购程序与技术章程进行，确保入网的所有开关柜都通过了相应的型式试验（尤其是在温升要求上）。从理论上讲，负荷在运行中通常达不到开关柜的设计满容量，但是在实际运用中，情况却不理想。本文通过分析国产KYN、JYN手车柜与合资生产的8BK20开关柜的实际温升数据，进而发现了在实际运行中开关柜的温升水平都超过了型式试验所得数据。基于此，本文对产生这种情况的原因进行了分析，并根据实际情况提出了相关的应对策略。

1 开关柜实际温升数据探析

1.1 国产KYN手车柜

某变电站10kV主变开关柜型号为KYN28-10，并且配用了VD4断路器，对其实际温升进行了测量，在测量之前打开部分顶盖，同时测试主母排温度与开关柜箱体外表温度。通过测试之后，分析可知，主母排的最高温度居然达到了100℃，而实际温升达到了88℃，这明显超过了主母排温升标准的65℃。由此可见，该变电站温升问题严重，必须经过一定的改进。该变电站将开关柜的1、2号母线桥进行了重新制作，其铜排规格从以前的2×TMY100×10变为了2×TMY120×10，同时也改进了通风系统。通过上述改造之后，温升得到了一定的好转，但是同该变电站开关柜型式试验所得的温升数据之间依然存在着很大差距。

1.2 国产JYN手车柜

某变电站10kV主变开关柜型号为JYN1-10，属于福建某开关厂所生产，对其开关柜的箱体外表面进行了温度测试。测试结果显示，开关柜的温升速度与负荷有着非常紧密的联系，一旦负荷增加，那么温升速度就会加快。尤其是负荷在1900A左右的时候，其温升尤其明显，同时也达到了最大值47℃，这显然不符合相关的规范标准（满负荷下30℃）；反之，若负荷较低（一般低于1200A）时，这个时候的温升一般都不太明显。

1.3 合资生产的手车柜

某合资厂生产的开关柜，型号为8BK20，属于上海某开关制造公司生产，对其内部母线母排及开关柜箱体外表面进行了测试。测试显示，在测试之处并没有明显的超标迹象，但是通过分析可知，此时的负荷并未达到额定容量的70，而温升实际上已接近上限。因此，合资生产的开关柜虽然在温升上优于国产同类设备，但是实际温升依然会超标。

2 开关柜实际温升超标的原因探析

从上述分析可知，不管是国产还是合资所产的开关柜，都会存在实际温升超标的现象，这种温升超标的情况尤其表现在母排连接等部位，实际测得的数据往往都会高于型式试验所得的数据。通过对这种情况分析及总结以往的经验可知，产生这种情况的原因主要有以下几个方面：

（1）所用导体材料未能满足相关电导率要求，并且大部分的导体原材料都存在纯度不够的问题。

（2）由于型式试验都是在试验室完成，不会超过8小时，因此持续时间不长，一般不会出现温升累积效应，其所得数据便无法等同实际中长期运行并持续发热的设备所产生的数据。

（3）现场相关因素，比如现场在安装与检修的时候工艺不当，具体以母线而言，其在加工、连接及安装中，如果其接触表面处理不当（不到位、不光滑与不平整等），往往就会造成有效接触面积的减少，从而使得接触过程中的电阻值增大而产生过多的热。

（4）在连接的地方，其紧固螺栓压力不当。一些员工在安装及检修中普遍认为，导体在连接的时候，其螺栓拧得越紧其效果就越好，但实际上并非如此。尤其是当前使用铝质母线的情况较为普遍，这种铝质母线弹性系数较小，压力一旦达到了临界值，而材料强度差，那么压力继续增大，就会导致接触面部分隆起，这样也就使得接触面积减小，最终使得接触电阻增大，大大地影响了导体的接触效果。

（5）对于不同的金属材料而言，其膨胀效应不同。通过对我国不同金属材质的螺栓分析可知，铜质、铝质母线产生的金属膨胀系数往往要高于钢制螺栓，这突出表现在螺栓的设备接头上。在具体的运行中，负荷及温度变化都会使得铝或者铜与铁的收缩和膨胀程度存在差异进而发生蠕变，换句话说，金属会在应力作用下产生缓慢的塑性变形。此外，蠕变的产生及进行还与接头处的实际温度有着莫大的关联。相关实践表明，一旦接头处温度高于80℃，接头处的金属往往就会产生热量而出现膨胀，导致接触面错开，形成小孔隙而发生氧化；这种变化可以逐渐累积，也就是说每次温变循环将会使得接触电阻堆积，最终使得热量累积，热量越来越大，最后反作用于接头，使得接头出现工作不良或者坏掉的现象。

3 高压开关柜实际温升超标应对策略

本文结合相关实践经验，从以下三个方面探讨了高压开关柜实际温升超标的应对策略。

3.1 预防性试验

应对高压开关柜及内部设备进行定期预防性的试验，通过试验来验证其是否正常，在试验的时候应按照相关的规范操作进行。试验所得数据中，一旦发现存在异常，则应结合历史数据进行相关分析，不能仅仅根据当时所得的一组数据就做出草率判断，应全方位做好分析，最终确定故障所属类型。此外，当试验及相关检修完成之后，应及时做好恢复工作，将相关试验设备仪器及开关柜内部的各个连接点完全复原，以此避免人为失误而造成的巨大损失与安全隐患。

3.2 日常运行的检修

为了提高开关柜的运行效率及减少安全隐患，应做好日常的运行检修工作。在具体的检修中，应定期查看开关的动静触头是否稳定，其外表是否产生了变色，并且应检查触头及触头片是否光滑、合格。当检修完成后，为了保障开关柜及相关部件的效率及使用寿命，可以涂抹一定的导电膏，以此增加导电性能，同时也能减少触头之间的电阻值。如果设备在正常运行中，我们可以采用红外线温度测试仪来检验触头及铜排温度，一旦出现实际温度过高（超标）现象，首先应及时给上级汇报，以便合理对负荷进行调试，并且还应将有故障的设备及时切除，第一时间进行检查与修复。

3.3 进行在线监测

在线监测技术是这些年才发展起来的，其依靠的是监控技术与计算机技术，将其运用在高压开关柜实际温升超标监测中有着非常好的效果。为了提高开关柜运行效率，应不断研究与开发更加先进的在线监测系统，实时对开关柜内部开关接头、触头、铜排及相关附属元件等进行监测，监测其运行情况是否正常，尤其要对温度情况进行及时了解。在线监测可以将所测数据及时传送给监控计算机，而相关的操作人员就可以及时分析这些数据。此外，采用在线监测可以设置相应的预警值，当设备运行的温升超标即将导致设备故障时，预警系统就会提前报警，以便工作人员及时采取对策，从而规避重大事故的发生。

参考文献

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[2] 黄勇，孙奇.高压开关柜无异常发热分析[J].城市建设理论研究（电子版），2011，（21）.

[3] 冯政协，陆畅.一种高压开关柜无线测温系统[A].2011年中国电机工程学会年会论文集[C].2011：1-3.

作者简介：边小东（1971-），男，内蒙古鄂尔多斯人，内蒙古鄂尔多斯电业局技师，研究方向：电力系统及其自动化。

（责任编辑：周 琼）