10kV高压室设备降温改造措施

10kV高压室设备降温改造措施

赵志锋

（浙江容大电力设备制造有限公司浙江杭州市富阳区311400）

摘要：10kV高压室室内设备（主要是10kV开关柜）在运行过程中，由于高温、潮湿、凝露等原因，设备电气性能下降明显，严重者甚至造成事故。由于当前电气设备的除湿降温的手段主要采用局部除湿的方法，并不能解决除湿空间内所有设备的生锈、老化和绝缘下降等问题。针对这一系列问题，本课题探讨研究了10kV高压室室内运行环境的整体除湿降温方法，为10kV高压室室内除湿提供了有效方法。

关键词：10kV高压室；设备降温；改造措施

10kV高压室、密封式开关柜进行通风改造，加强接触面改造和检修维护，调整负荷措施，能大大改善设备散热条件。减少接触电阻、涡流发热，降低载流，高压室设备发热问题得以改善，为安全运行提供保障。

1存在问题

目前变电站设备维护最大的瓶颈是一、二次元件受到潮气（凝霜）和高温的损害，导致设备缺陷，具体影响体现在以下方面：

1.1引起运行设备锈蚀

金属锈蚀有一定的相对湿度临界值，例如：钢为70%、铜为60%、铝为76%、铁为63%、锌为60%。在临界湿度出现前腐蚀速度很小或几乎不腐蚀，一旦进入临界湿度后，腐蚀性由化学腐蚀变成电化学腐蚀，锈蚀进程发生质变，腐蚀速度大大增加。进入临界湿度后，温度的影响会起很大的作用，此时温度每升高10℃，锈蚀速度则提高约2倍。锈蚀对开关柜内设备主要存在以下影响：开关柜内主回路导体多为铜排或铝排，锈蚀将直接影响导体搭接面的接触电阻，这是导致设备发热缺陷的一个重要原因。对开关柜内操动机构而言，金属零部件的锈蚀是导致机械转动部分卡涩的主要原因，同时加剧了设备零部件的老化，导致设备整体性能的下降，影响设备寿命。潮湿会引起开关柜内的辅助开关等二次元器件的插接件氧化，导致接触不良或焊接性变差，引起二次设备的故障。开关柜壳体锈蚀影响设备美观，对设备的密封性造成影响。

1.2湿度高影响设备绝缘性能

空气湿度较高甚至发生凝露时，引起柜内二次设备绝缘性能下降，如柜内平时不带电的继电器线圈，长期工作在湿度较高的环境下，水分会渗入线圈绝缘部分，使线圈受潮，绝缘性能下降；继电器的常开节点也可能由于受潮导致短路，引起设备误动。10kV开关柜集成度高，柜内一次设备的绝缘裕度相对较小，当空气湿度增大时，电气设备的绝缘强度大幅度下降，如果在设备绝缘表面或内部形成结露，将大大增加电气设备的绝缘闪络故障的概率。

2设备发热情况异常原因分析

夏季高温时，10kV高压室运行中的电力设备经常发生接头过热现象，如不及时发现并处理就会导致严重的生产事故。高压室内环境温度高，直接影响到室内设备的散热效果，而对于10kV封闭开关柜的电气元件的热量不能得到有效地散热，会使绝缘材料老化，造成绝缘击穿短路，或造成连接薄弱点烧坏，则设备损坏，甚至爆炸。

2.1通风散热条件差

由于10kV高压室较封闭，室内空气与室外空气对流差，一般靠几台大排量风扇向室外通风散热，效果很差。而对于密封式开关柜，一次设备分布在3个相互独立的隔室内，分别是开关室、母线室、出线室，所有隔室呈封闭状态，柜内空气对流效果差，出现异常高温。

2.2接触不良过热

金属连接部位是电路中的薄弱环节，也是发生局部过热的位置所在。对于不可拆卸的接头部位，连接不牢、焊接不好或连接材料材质不纯，都会增加接触电阻而导致运行中接头过热；对于可拆卸的接头部位，连接不紧密或由于振动造成松脱，会导致接头发热；活动触头没有足够的接触压力或接触表面粗糙不平导致触头过热；不同材质间接触连接，由于腐蚀而使接触电阻增大，导致接头过热。

2.3重载过热

电力负荷的变化会影响设备的温度，如果负荷增加较多时，或者线路受到短路电流冲击后，设备的薄弱环节就会发热，发热后连接点的材料会发生变形、氧化等物理或化学变化。由于连接点在密封柜内而无法散热，屡次受负荷冲击后，又会过热，经过多次反复的恶性循环，从而使导体温度不断上升。接头的连接状况越来越差，最后直至造成接头熔断事故。

2.4涡流发热

电力设备的铁磁材料在交变磁场中会产生涡流损耗而发热。

3高压室设备过热的处理措施

笔者主要从加强对流、改善热传导、降低载流、减少涡流4个方面着手，采取措施降低10kV高压室设备过热。

3.1改善通风条件，加强散热

针对高压室内空气与室外空气对流差、排气风扇向室外通风散热效果差的问题，进行高压室改造，拆除排气风扇，将高压室原通风口用玻璃幕密封，室内安装多台空调控制温度和湿度，这大大改善了高压室的空气条件，起到了降温、防尘、防潮的效果。针对密封式开关柜内空气对流效果差的问题，进行KYN型开关柜通风改造，对后柜门进行加工，安装散热风扇往柜外排气，风扇的开启可由手动或自动实现。

3.2处理好接触面，避免过热

针对活动触头接触压力不足、接触表面粗糙不平导致的发热问题，结合停电进行检修；调整触指压紧弹簧压力，避免压力过小使接触电阻过大，接触面发热，从而使弹簧金属疲劳，逐渐失去弹性，使温度进一步升高的恶性循环；打磨接触表面，涂导电膏，减少接触电阻。

3.3合理调整负荷，降低载流

由于县城电网负荷升高过快，部分设备载流加大，接近甚至超过设备的额定电流，从而使导体温度急剧上升。如长期重载发热会造成绝缘材料老化，损坏设备，为此需合理调整负荷，通过割接负荷或改变环网供电方式等措施，将电流较大的线路负荷转移至电流较小的线路，降低载流，减少过热现象。

3.4加工隔板结构，减少涡流

根据磁路的基本定律：磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分，等于通过这个闭合路径内电流的代数和。人为地切断涡流的流通路径、采用高电阻率材料置换等措施，可达到减少涡流损耗的目的。对于负荷重、载流高的金属封闭箱式结构的开关柜体，面积大的柜板要求采用高电阻率材料制造，柜与柜的母线室之间以薄铝板分隔以切断涡流通路，以减少涡流损耗发热。

结论

本课题有效解决了10kV高压室室内设备受高温和潮气影响的问题，达到了预期的有效性和经济性，实现了智能、综合的效果。同时本课题也在进一步的改进：由于目前10kV高压柜内部温度的监测只是在达到报警值的情况下设备才会通过在设备外部亮灯等显示报警，如果变电站值班人员巡视不及时，不能及时发现高温亮灯，则不能及时有效处理设备高温故障，然而我们将在线温度监测一起融入到综合智能的湿度温度控制系统，实时记录、分析并输出10kV开关柜的温度，在后台可以及时了解温度高低，及时有效地处理10kV开关柜的高温故障。

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