基于10kV开关柜发热故障的研究与分析

廖浩

湖南平高开关有限公司 湖南长沙 410006

1 10kV开关柜发热故障原因分析

对开关柜的设计结构及工作原理分析可知，以下原因会引起开关柜发热。（1）开关柜内各导流排两端的紧固螺栓松动。主要包括主母线与上静触头之间、下静触头与电流互感器进线侧接线端子之间、电流互感器出线侧接线端子与电缆头之间导流排两端的紧固螺栓松动。（2）断路器手车的动触头与开关柜内的静触头之间插入深度不满足技术文件规定的15-25mm的要求。手车上用于固定动触头触指的弹簧由于疲劳、异位、断裂、脱落及动触头的触指异位、变形，动触头触指内表面凸起点的镀银层异常磨损、脱落等。（3）用于紧固上、下静触头的紧固螺栓松动或采用单根直径较小的螺栓固定静触头，使静触头与导流排之间的有效接触面减少，接触压力降低。（4）在主母线横向穿过开关柜时，如果开关柜母线室侧面固定穿柜套管的金属安装板未采取隔磁措施，在大电流作用下开关柜内部会产生较强的交变磁场，且磁场强度呈非线性递增，造成柜体异常发热。

停电后，通过对上述各环节、各部位的全面检查发现，A相主母线与上静触头之间导流排静触头侧的紧固螺栓由于松动而严重发热且变形，如图1所示。

图1 导流排的紧固螺栓由于松动而严重发热且变形

固定动触头触指的弹簧发生异位，动、静触头之间的接触压力不足，接触电阻会增大，造成触头发热量剧增。固定动触头触指的弹簧发生异位，动触头的触指发生异位变形，动、静触头接触不牢固，触头的载流面积不足，造成电流的经流面积降低，使接触电阻增大，引起触头发热。动触头的触指发生异位变形，如图2所示。

图2 动触头的触指发生异位变形

由于在手车动、静触头接触表面涂抹了电力复合脂，而电力复合脂的成分中含有许多细小导电金属颗粒，当手车动、静触头之间相对运动时，导电金属颗粒会划伤触头表面的镀银层，造成触指内表面凸起点的镀银层磨损，导致触头间接触电阻增大而发热。

2 解决对策

2.1 避免出现绝缘事故，注重提升开关柜的绝缘性能

10kV 开关柜运行过程中易出现绝缘故障，而绝缘故障多由绝缘距离或空气间隙较小所致。在日常检修维护中，针对绝缘性能较差问题，首先需按照相关规范和标准合理控制带电体与地面的距离，通常需大于125mm；其次涉及到的绝缘子、套管、隔板及触头罩等组件都要使用绝缘阻燃材料，尽量避免使用聚氯乙烯、酚醛树脂等有机材料制作，再者必须慎重选择隔板等重要元器件，如隔板必须采用绝缘性能良好且阻燃效果佳的绝缘材料；日常维护过程中，在条件允许的状况下，可在开关柜绝缘凝露条件下进行耐压试验。

2.2 需注重检修环节的停送电管理

如日常例行检修和计划性检修都需在停电状态下进行，势必涉及停送电操作，而在这个过程中开关设备运行状态会发生一定变化，影响到10kV 配网的运行方式。另一方面，配网中通常有许多10kV 开关柜，单靠配网调度部门很难实现统一调控，所以日常检修维护可按开关柜重要程度和所在区域进行合理划分，相应停送电管理也可根据区域和重要程度划分来制定不同的标准和要求。

2.3 为开关柜提供良好的运行环境

10kV开关柜的安全运行对外界环境的依赖程度较高，运行环境较差势必会影响整个开关柜的运行效果，还会降低金属电导率，无形中加大整个开关柜母线电阻，长时间保持这样的状态会导致开关柜母线表面严重氧化。同时，如果运行温度过高，那么内部元件的绝缘效果及使用寿命都会受到影响；如果运行温度过低，那么内部内应力也会随之增加。尤其在海拔较高地区，必须加强日常绝缘处理，及时做好预防维护，避免外绝缘被击穿，一般可采用提升空气绝缘距离的方法来提升绝缘性能，通过定期检查运行环境的措施来保证运行隐患及时得到处理。

2.4 严格检验开关柜

在完成10kV开关柜的采购之后，需要相关工作人员对其进行全面、严格的质量验收，确保其各项指标均与相关标准要求完全相符后才允许开关柜正式投入使用。笔者认为在对10kV开关柜进行质量验收的过程中，应当将验收重点放置在比较容易出现内部发热问题的位置，如断路器的动触头与静触头螺丝是否紧固等，以便及时拧紧松脱螺丝，从而在将开关柜正式投入使用之前便可以有效消除内部过热隐患，最大程度地降低10kV开关柜出现内部过热问题的可能性。

总之，电气开关柜是供电所需的设备之一，会在一定时间内通过周围环境以及您自己元素的影响产生内部热量。打开和关闭时，电力供应不可避免地会正常影响，在某些情况下，其他设施的运行也可能会停止。我们重视这个问题，客观地分析发烧的原因，并展示每个原因的解决方案。由此可见，本文的研究也就显得十分的有意义。