刍议10kV KYN系列中置柜发热原因及对策分析

刍议 10kV KYN 系列中置柜发热原因及对策分析

屠金东

浙江东宇电气股份有限公司 浙江湖州 313100

摘要：10kV中置柜在现代电网建设中发挥着越来越重要的作用。但在实际生产运行中，仍存在一些不安全的因素，我们只有正视这些问题,思考、分析并从中找出相应的改进措施，才能更好保障电网的安全生产。

关键词：中置柜；发热；对策；电力系统

10kV KYN型金属铠装中置柜（10kV中置柜）由于体积小、结构紧凑、“五防”功能完善、操作简易可靠等优点成为近年设备选型的主流，发挥着越来越重要的作用，但在实际生产运行中,仍存在一些不安全的因素,如中置柜易过热等问题已日益突显。近年随着各地区的负荷大幅上升，特别是沿海工业城市，多向大规模集约化方向转变，用电量高度集中，电网负荷节节创历史新高，电网建设相对懈后，已对供电安全性、可靠性提出了严峻的挑战；其中以10kV中置柜最为突出，中置柜配真空断路器，由于国产设备制作工艺、技术等因素，运行中发现中置柜柜体及断路器极易发热，其中以主变低压侧大电流柜尤其明显，特别是在高温高负荷期间，由于柜内触头（接点）过热引起的急停及烧柜事故也时有发生。中置柜为封闭结构，柜内触头（母排）温度不能有效检测，已成为夏季高峰、高温期运行的“瓶颈问题”。

1.发热原因分析

一是设备在出厂时即不满足相关的技术要求。中置柜内部实际温升情况，尤其是手车触头、母排连接等部位，通常总是比型式试验测出的数据高。主要原因是型式试验测得数据通常是在试验室完成的，持续时间不长，不具备温升累积效应，不能等同于长期运行并持续发热的设备。

二是柜内设备发热。母排、手车开关、电流互感器等均安装在主变10kV侧中置柜狭小的空间中，它们产生的热量对柜内温度的影响不容忽视。母排间间距较小，铜材质量不过关，截面积较小，且母排连接点较多，容易氧化、接触不良，导致连接点温度高，在柜内温度较高时导致母排载流能力降低，载流量减小。

三是电流互感器发热问题。目前，柜内电流互感器(CT)普遍采用全密封环氧树脂浇注式结构。但对于大电流回路中，因其结构的限制，增加两个接头连接发热源，全密封浇注式结构一次绕组及铁心散热效果均较差，导致实际应用中大电流运行时内部CT发热问题严重。

四是不同金属的膨胀效应不同。钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质母线小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化，其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有差异而产生蠕变，也就是金属在应力的作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。

五是中置柜母线隔板和触头盒应采用不导磁材料（如不锈钢板等），或采取漏磁通道；由于导磁性材料处于交变磁场中会产生感应电流即涡流，从而引起导体的发热。

六是连接部位紧固螺栓压力不当。部分安装或检修人员在导体连接上认为连接螺栓拧得愈紧愈好，其实不然。特别是铝质母线，弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大，从而影响导体接触效果。

七是柜体通风不良。一般,现在的中置柜的防护等级定为IP4X，采用金属全封闭的外壳，极易出现散热不畅、温度较高的情况，导致元件绝缘性能经长时间运行后变质、劣化构成了绝缘弱点。

八是所处环境温度较高。以我省为例:夏季室外温度一般在34℃~38℃之间,一些地方时有超过40℃的气温出现，加上设备本身散发的热量，室内环境温度过高。

九是设备维护的不良。一些厂家在介绍中置柜常用“免维护”来形容。这样容易引导检修、运行人员进入一种误区，认为可以少维护、不维护，从而在设备检修清扫时忽视了对柜内灰尘及蜘蛛网等的清除，降低了设备的绝缘性能，同时也让本为狭小的柜内空间，散热条件更为恶劣。

2.采取的对策措施

一是解决中置柜发热问题首先需掌握其运行基本情况，由于中置柜为封闭结构，柜内触头（母排）温度不能有效检测，长期运行过于瞒目，再好的设备安全亦没有保证；故全封闭中置柜测温难也是最主要的问题，安装断路器触头温度检测仪，就可掌握运行工况。

二是选用中置柜设备的时候，不能盲目相信制造厂的试验室数据，在日常运行维护管理中，也不能盲目套用试验室的数据标准，实践经验往往也是非常重要的。

三是可考虑增加母排间间距，采用质量较好的大尺寸铜材，增加母排载流量；或对中置柜泄压通道进行一定的改造。近年来因中置柜手车开关的隔离触头接触不良发热引发的设备事故呈逐年递增的态势。限于中置柜自身结构，无法观察到手车开关运行时其隔离触头与静触头的咬合情况。因此在新设备验收中应严格把关，仔细检查新柜中刀闸螺丝是否接触好，防止刀闸衔接过松、过紧；在母线、断路器手车例行检修时，应对隔离触头做重点维护；对隔离触头的螺丝、弹簧应细致检查，弹簧应定期更换，以有效防止弹簧经隔离触头的多次合分后老化导致隔离触头衔接过松；维护时在隔离触头上用凡士林、导电膏涂抹,降低接触电阻。

四是在不影响中置柜防爆等级的情况下，合理的将4000A以下的中置柜手车室上方及下柜门处开通气孔，配合贯流风机，一抽一吸使手车室内空气形成对流，以此降低运行环境温度，改善运行条件。

五是可在开关室采用反光能力较好的反光玻璃，降低阳光直接照射的热效应。以往普遍采用的排风扇,降温效果不明显、噪声较大增大了室内的灰尘、湿气的进入量，不利于室内设备的运行，可以用空调代替。

六是中置柜应定期检修清扫，在电气连接面上镀锡、镀银、用凡士林、导电膏涂抹，降低接触电阻。

3.小结

10kV中置柜在现代电网建设中发挥着越来越重要的作用。但在实际生产运行中，高压中置柜由于各种原因引起发热事故的现象时有发生。特别是安装不良，工作面不洁等非电原因引起的发热现象更是防不胜防。我们只有正视这些问题,思考、分析并从中找出相应的改进措施，才能更好保障电网的安全生产。在运行中曾发现一台中置柜虽然工作电流不大，但三相触头温度严重不平衡了，其中一相温度每天都升高10℃，当温度显示达120℃时，经停电检查发现该相因安装问题，引起过热，发热点已明显变色，由于及时发现避免了事故发生。由此可见，触头温度的在线监测为中置柜运行状态的分析判断起到了关键作用。

参考文献：

【1】朱国谦.浅谈高压开关柜的设计[J].电气传动自动化,2009

【2】张玉泉,张小军,任玉芳.智能化开关柜的发展与应用[J].电工技术,2012

【3】岳新峰.12kV中置柜加热除湿方式探讨[J].高压电器,2002,38(03)