10kV移开式开关柜异常发热原因分析及整改方法

10kV移开式开关柜异常发热原因分析及整改方法

黄启铭

广安电气检测中心（广东）有限公司 广东东莞 523000

摘要：在10kV电力系统发电、输电、配电以及电能转换中，移开式开关柜发挥了重要作用，能够开合、控制与保护电气设备，具有安全性高、建筑维护方便的优势，备受电力企业的欢迎。但开关柜异常发热问题始终困扰着电力企业，需要给予高度重视。基于此，文章以10kV移开式开关柜异常发热事故为例，分析了开关柜异常发热的原因，提出了有针对性的整改方法，旨在保证电力系统的运行安全。

关键词：10kV移开式开关柜；异常发热；原因；整改

前言

在电力系统结构中，开关柜属于重要的电气设备，直接决定着电力传输的质量。近些年，随着科技发展的推动，电力设备不断更新换代，移开式开关柜凭借着结构紧密、体积较小、安装简便等优势，被广泛地应用在电力系统中。但随着电力负荷的增加，开关柜频繁出现异常发热问题，由此导致电力系统急停，甚至引发开关柜爆炸事故，尤其是电流较大的开关柜，其梅花触头、开关小车等部件异常发热或者烧毁，都会影响电力系统运行安全，若不能得到及时控制，不仅会引起大面积的停电事故，还可能导致整个电网瘫痪。所以针对10kV移开式开关柜异常发热问题展开分析和研究具有重要意义。

1案例概况

1.1移开式开关柜异常发热表现

2022年5月，某市一电力企业在定期检查中发现，10号变电站的刀闸柜存在异常发热情况。在现场采取紧急停电措施，并进行故障隔离后，将刀闸小车下放到检修部位。经过检查，发现刀闸的动触头和静触头均已被烧毁，且弹簧已经断裂。同时，观察开关小车发现梅花触头存在烧黑的情况。

1.2移开式开关柜异常发热情况统计分析

通过对该市近五年各个变电站的10kV移开式开关柜异常发热情况的调查发现，开关柜出现异常发热情况会引起电气设备停止运行，或炸柜的情况。其中，有80%的开关柜出现异常发热是因为开关小车梅花触头被烧毁、柜内发热所导致，部分开关柜的异常发热是风机故障难以散热所引起[1]。针对上述情况，文章分析了开关柜异常发热的原因，提出了有针对性的整改方法。

2 10kV移开式开关柜异常发热原因

2.1梅花触头质量问题

现阶段，某些制造商为了降低成本投入，不顾触头性能的下降，采用触片材料更差、厚度更低、镀层更薄、数量更少的梅花触头，这导致梅花触头存在的本体电阻和接触电阻都升高了，使设备运行过程中的热量增加。另外，梅花触头所用的固定弹簧与支架如果采用导磁材料，则会有涡流形成，从而导致其异常发热，进而使弹簧的使用年限减少。针对上述梅花触头的质量问题，如果用电负荷持续加大，其会为电力系统埋下严重的安全风险。

2.2导电回路接触面增加问题

现阶段，大部分变电站的主变压器和变低侧开关之间，或者变低侧开关和母线之间，都接入了开关小车，此类设计形式无疑会加大导电面，同时会使发热点增加，另外，开关小车接入到静触头的梅花触头上，会使接触电阻增加[2]。不仅如此，静触头的触头盒没有散热通道，导致热量聚积在开关柜内，从而使开关柜异常发热。

2.3开关柜体散热效果不好

通过多次运维发现，现今的开关柜与刀闸柜内部存在空气循环不畅的问题，难以和外界空气构成对流循环，导致开关柜中的热量无法及时排出，长此以往的积累，会使柜体出现异常发热的情况。另外，很多开关柜风机的抽风与吹风方向布局不合理，难以实现应有的散热效果。不仅如此，某些风机在长久运行后出现故障问题，若不能及时预警，且风机的更换必须停电才能够进行，导致开关柜不能得到及时的散热，从而影响自身的性能。

3 10kV移开式开关柜异常发热问题的整改方法

3.1梅花触头的整改

梅花触头烧黑会增加接触电阻，从而出现异常发热问题。所以，针对梅花触头的整改可从如下几个方面进行：将触头表面的镀银厚度加大，以使接触电阻减小；固定弹簧与支架所使用的材料，应该具有非导磁性，以减少因为涡流而产生的发热现象；触片材料应该替换成紫铜，其电导率不小于56，具有良好的导电性能；触片厚度应该按照标准要求控制在3毫米；针对大电流的开关柜，比如4000A，应该添加80片以上的触片，以增加导流面积，减小接触电阻。

3.2刀闸小车的整改

针对刀闸柜频繁产生异常发热的情况，借鉴以往的运维经验，可通过铜排直接短接原隔离小车上下静触头，以替换主变压器和开关柜之间的刀闸小车。通过整改后，接触电阻将会极大地降低，与此同时，也有效解决了因为梅花触头问题而引起的刀闸柜存在的异常发热的情况。但在实际整改中，还要结合变电站的实际情况，更新变电站的接线图纸，以免因为图纸与实际不一致而发生触电的情况。若短期内难以将刀闸小车替换，则应在停电运维过程中高度关注触头的使用性能[3]。针对回路电阻的测量，为了便于掌控动触头与静触头的接触状态，最好在刀闸小车推入时进行。但要注意，每次获取的测量值都要详细地记录，然后展开对比分析，从中观察其变化情况，以便及时发现异常并处理。

3.3柜体散热的整改

关于开关柜散热性能差的情况，应该改进柜体的通风功能，保证其里外的空气能够流畅的循环，从而把柜体中的热量快速携带出来，由此实现柜体散热的目标（如图一所示）。具体的改进方法为：第一，柜体的改进，将通风孔增设在柜体的前、后下门，同时焊制不锈钢防护网；第二，风机位置的改进，将圆筒型轴流风机安装在断路器的中隔板部位，使其能够自柜体外抽风，朝内吹风，还要加设监测风量的传感器，实时掌握风机的运转状态；第三，将大功率的轴流风机安装在柜顶，使其能够朝柜体外吹风，自内抽风，同样要加设传感器。

图一 开关柜内外空气循环图

3.4风机更换方案

关于开关设备正常运行时的风机更换方案，第一，在柜顶位置，首先将风机固定在安装板上，然后将不锈钢防护网焊制在安装板上，要求能够防止超过1毫米的固体物侵入，既保证了排风效率，也可以保护维护人员的安全。第二，将矩形盒安装在柜体上部的泄压通道上，并在其底部开设直径约1毫米的排孔。第三，在柜顶安装矩形盒，再把上述提到的安装板吊装到矩形盒上。此方案落实后，如果风机发生故障，将安装板拆卸下来就能够实现风机的更换，期间不会接触到开关柜中的带电部位，具有较高的安全价值[4]。

４结束语

综上所述，若开关柜出现异常发热的情况，不仅会导致负荷损失，还可能引起大规模的停电，甚至发生电网瘫痪的情况，存在的安全隐患极大。所以要全面深入地分析开关柜异常发热的原因，并在此基础上制定有效的整改方法，通过上述的整改措施，能够极大减小开关柜中的接触电阻，降低发热量，同时加大了开关柜内外空气的流畅循环，提高了柜体通风散热的性能，保证了开关柜的安全稳定运行，对电力行业的发展来说具有重要意义。

参考文献

[1]杨娟.110kV变电站10kV开关柜合闸回路改进方案研究[J].机电信息,2022(8):3.

[2]吕燕芬.浅析10kV高压开关柜故障原因及防范措施[J].商品与质量·建筑与发展,2021(9):0086-0087.

[3]王星.10kV移开式大电流开关柜发热缺陷浅析[J].电子测试,2019

(16):2.

[4]苏红生.10kV开关柜触头发热的原因分析及对策措施[J].电工技术,2021(7):3.