中置式高压开关柜发热故障分析与预防

【摘 要】中置式高压开关柜因结构紧凑，占地面积小，具有完善的防误操作功能及开关设备互换性好等优点，取代了老式的敞开式开关柜，并已在全国电网中广泛应用。近几年随着负荷的增加，中置式开关柜多次出现发热故障，通过分析发热原因，并提出了相应的预防措施。

【关键词】中置式高压开关柜;发热;预防

一、引言

中置式高壓开关柜在10kV电力系统中占有率达80%以上，随着使用数量的增多及使用年限的延长，中置式高压开关柜存在的设计、制造、安装工艺等方面的问题逐渐暴露出来，尤其是载流量较大的柜体多次出现了发热故障，严重影响着设备及电网的运行安全。

中置式高压开关柜柜体由四个单独的隔室组成，手车室、主母线室、电缆室、继电器仪表室，柜体外壳防护等级为IP42，各小室间防护等级IP2X。中置式高压开关柜中有发热隐患的隔室主要有，主母线室、电缆室、手车室，其中主母线室与电缆室中可能的发热原因主要由于导体固定连接处的安装、施工工艺不规范引起，由此而出现的发热处理、预防也较为简单。手车室内导体的连接部位多为可动连接方式即通过手车开关的摇进、摇出实现手车开关一次触头与手车室内静触头的合、分，因此造成发热的影响因素较多，出现的发热故障类型也较多，下面结合现场实际逐一分析造成发热的原因及改进建议。

二、影响的发热因素分析

中置式高压开关柜发热位置主要集中于手车开关动触头与手车室内静触头的结合部位，为此从以下几个方面逐一进行分析并预防。

1、动、静触头同心度不一致引起的发热

中置式高压开关柜手车室的后面板固定有母线侧静触头及馈线侧静触头，当其与手车开关的上下动触头因柜体设计加工出现偏差或零部件装配精度不高，就会出现动、静触头的同心度不一致，造成触头各部位的接触压力不均衡，弹簧受力不均匀，个别部位由于接触压力过小，接触电阻偏大，大电流运行时就易引起发热，导致动触头弹簧过热变形，进一步降低接触压力，弹簧长期因受力不均、过热、金属疲劳积累恶性循环，最终导致故障的发生。如某变电站的母联开关因动、静触头同心度不一致造成手车开关上的捆绑式动触头发生变形，由正常的圆形变成了椭圆形如图1所示，经过原因查找，发现由于静触头安装螺栓直径远小于静触头安装孔直径，紧固过程中静触头安装位置下移如图2所示，这样动、静触头同心度出现偏差，致使手车开关摇到工作位置时因动、静触头不同心将捆绑式动触头挤压变形。

2、动、静触头接触深度不够引起的发热

中置式手车开关柜设计要求，手车开关摇入工作位置后手车开关触臂上的捆绑式动触头与手车室内的静触头接触深度应该为15mm～25mm，但由于柜体的全封闭性当手车开关摇入工作位置后动、静触头的接触情况用肉眼是无法直接观察到的，为此只能采取间接测试方法进行粗测或通过观察接触痕迹进行简单判断，这就会经常造成动、静触头接触压力不足，触头间放电，烧伤触头引起发热。如在今年检修中发现某变电站的10kV主变手车开关动触头（如图3）与静触头（如图4）因接触深度不够引起动静触头间发热烧损触头。通过图4的烧伤位置可看出动、静触头的接触位置在静触头的坡面上远没有达到规定的15mm～25mm接触深度。造成此问题原因是：（1）手车开关与柜体的生产厂家不同，产品的生产精度出现偏差：（2）动、静头间的接触深度因缺少有效的检测手段，造成安装精度不够;（3）调整手段单一，只能通过增加静触头底座的厚度来提高动、静触头的接触深度。

3、动、静触头匹配性差引起的发热

某变电站在检修中发现主变馈线柜静触头出现烧伤痕迹，手车开关的额定电流为1600A，远大于实际运行600A左右的负荷电流，为此排除了因负荷原因造成的静触头烧伤，在随后的检查中发现静触头的外径近似为78mm，手车开关上的捆绑式触头内径为78mm，这样动静触头接触后，触头压力显然不符合设计要求，造成触头烧伤也是必然的。

为什么会出现这种情况？调查中发现柜体的生产厂家与手车开关的生产厂家一般不是同一生产厂家，柜体上所用的静触头是柜体生产厂家根据手车开关额定容量单独采购的，由于动、静触头的配合直径也就3mm左右，这样在不同生产厂家加工误差的存在下，柜体手车室内的静触头与手车开关触臂上的动触头极有可出现不匹配或配合偏差超出规定范围情况。

三、预防措施

（1）设备采购时，要求厂家提高柜体的加工精度及装配工艺，消除手车室与手车开关在宽度和高度上存在的误差，增加定位钉设计，保证动、静触头完美匹配。

（2）零配件应采用标准件，将匹配误差有效控制在规定范围内。改进安装工艺，提高铜排制作精度，使各段母排自然吻合，避免铜排强行矫正，应力较大，接触不可靠，造成发热。由于铜排与静触头均利用浇注于触头盒内的螺孔进行固定，铜排强行矫正会导致触头盒内固定螺孔产生横向应力，应力过大会导致触头盒产生裂纹，损坏绝缘件，同时引起静触头变位，导致动、静触头同心度偏差，长期运行状态下，易引起发热，手车开关触臂受损等情况，最终导致开关柜故障。

（3）有条件的情况下建议开展大电流回路电阻测试（如图5），这样无论是因动、静触头不同心、触头接触深度不够及动、静触头不匹配等因素造成的发热均可通过回路电阻的变化提前发现，让数据来说话。证明问题所在。

四、结束语

中置式高压开关柜的发热问题大多是由柜体的设计、零部件采购及安装工艺造成的，为此作为设备的使用方应加大设备的检验水平，通过不同功能的仪器、检测工具或根据设备结构特点自制工器具来全面的检测设备的各项参数性能，避免设备带缺陷运行给后续的日常维护带来困难。

【参考文献】

【1】DL/T1424-2015《电网金属技术监督规程》【S】（中国计划出版社）

【2】《电气装置安装工程施工及验收规范合编》【M】（中国计划出版社）

【3】《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）及编制说明》 【M】（中国电力出版社）

作者简介：胡金海（1991—），男，高级技师，从事油田电网变电站的日常维护工作。