摘要：進(jìn)入21世紀(jì)之后，我國電網(wǎng)得到了快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)設(shè)備也得到了提高，使得高壓開關(guān)柜的使用逐漸頻繁。但高壓開關(guān)柜由于自身的密閉性，在某些高負(fù)荷運(yùn)作的地區(qū)，高壓開關(guān)柜的實(shí)際溫升超標(biāo)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。基于此，文章針對我國高壓開關(guān)柜實(shí)際溫升超標(biāo)的原因進(jìn)行了探析，并提出了一些應(yīng)對策略，希望給相關(guān)工作者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；實(shí)際溫升；超標(biāo)原因；手車柜；型式試驗(yàn)

中圖分類號：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）05-0093-03

近幾年，我國高壓電網(wǎng)系統(tǒng)逐漸增多，使得高壓開關(guān)柜的溫升超標(biāo)逐漸頻繁，這使得設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行受到了直接的影響，若持續(xù)過熱高溫而沒有及時控制，就會嚴(yán)重影響絕緣件及相關(guān)設(shè)備的性能與使用壽命。為了改善這種現(xiàn)狀，我國電力系統(tǒng)所使用的開關(guān)柜，必須嚴(yán)格按照采購程序與技術(shù)章程進(jìn)行，確保入網(wǎng)的所有開關(guān)柜都通過了相應(yīng)的型式試驗(yàn)（尤其是在溫升要求上）。從理論上講，負(fù)荷在運(yùn)行中通常達(dá)不到開關(guān)柜的設(shè)計(jì)滿容量，但是在實(shí)際運(yùn)用中，情況卻不理想。本文通過分析國產(chǎn)KYN、JYN手車柜與合資生產(chǎn)的8BK20開關(guān)柜的實(shí)際溫升數(shù)據(jù)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了在實(shí)際運(yùn)行中開關(guān)柜的溫升水平都超過了型式試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)?；诖?，本文對產(chǎn)生這種情況的原因進(jìn)行了分析，并根據(jù)實(shí)際情況提出了相關(guān)的應(yīng)對策略。

1 開關(guān)柜實(shí)際溫升數(shù)據(jù)探析

1.1 國產(chǎn)KYN手車柜

某變電站10kV主變開關(guān)柜型號為KYN28-10，并且配用了VD4斷路器，對其實(shí)際溫升進(jìn)行了測量，在測量之前打開部分頂蓋，同時測試主母排溫度與開關(guān)柜箱體外表溫度。通過測試之后，分析可知，主母排的最高溫度居然達(dá)到了100℃，而實(shí)際溫升達(dá)到了88℃，這明顯超過了主母排溫升標(biāo)準(zhǔn)的65℃。由此可見，該變電站溫升問題嚴(yán)重，必須經(jīng)過一定的改進(jìn)。該變電站將開關(guān)柜的1、2號母線橋進(jìn)行了重新制作，其銅排規(guī)格從以前的2×TMY100×10變?yōu)榱?×TMY120×10，同時也改進(jìn)了通風(fēng)系統(tǒng)。通過上述改造之后，溫升得到了一定的好轉(zhuǎn)，但是同該變電站開關(guān)柜型式試驗(yàn)所得的溫升數(shù)據(jù)之間依然存在著很大差距。

1.2 國產(chǎn)JYN手車柜

某變電站10kV主變開關(guān)柜型號為JYN1-10，屬于福建某開關(guān)廠所生產(chǎn)，對其開關(guān)柜的箱體外表面進(jìn)行了溫度測試。測試結(jié)果顯示，開關(guān)柜的溫升速度與負(fù)荷有著非常緊密的聯(lián)系，一旦負(fù)荷增加，那么溫升速度就會加快。尤其是負(fù)荷在1900A左右的時候，其溫升尤其明顯，同時也達(dá)到了最大值47℃，這顯然不符合相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（滿負(fù)荷下30℃）；反之，若負(fù)荷較低（一般低于1200A）時，這個時候的溫升一般都不太明顯。

1.3 合資生產(chǎn)的手車柜

某合資廠生產(chǎn)的開關(guān)柜，型號為8BK20，屬于上海某開關(guān)制造公司生產(chǎn)，對其內(nèi)部母線母排及開關(guān)柜箱體外表面進(jìn)行了測試。測試顯示，在測試之處并沒有明顯的超標(biāo)跡象，但是通過分析可知，此時的負(fù)荷并未達(dá)到額定容量的70，而溫升實(shí)際上已接近上限。因此，合資生產(chǎn)的開關(guān)柜雖然在溫升上優(yōu)于國產(chǎn)同類設(shè)備，但是實(shí)際溫升依然會超標(biāo)。

2 開關(guān)柜實(shí)際溫升超標(biāo)的原因探析

從上述分析可知，不管是國產(chǎn)還是合資所產(chǎn)的開關(guān)柜，都會存在實(shí)際溫升超標(biāo)的現(xiàn)象，這種溫升超標(biāo)的情況尤其表現(xiàn)在母排連接等部位，實(shí)際測得的數(shù)據(jù)往往都會高于型式試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)。通過對這種情況分析及總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)可知，產(chǎn)生這種情況的原因主要有以下幾個方面：

（1）所用導(dǎo)體材料未能滿足相關(guān)電導(dǎo)率要求，并且大部分的導(dǎo)體原材料都存在純度不夠的問題。

（2）由于型式試驗(yàn)都是在試驗(yàn)室完成，不會超過8小時，因此持續(xù)時間不長，一般不會出現(xiàn)溫升累積效應(yīng)，其所得數(shù)據(jù)便無法等同實(shí)際中長期運(yùn)行并持續(xù)發(fā)熱的設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

（3）現(xiàn)場相關(guān)因素，比如現(xiàn)場在安裝與檢修的時候工藝不當(dāng)，具體以母線而言，其在加工、連接及安裝中，如果其接觸表面處理不當(dāng)（不到位、不光滑與不平整等），往往就會造成有效接觸面積的減少，從而使得接觸過程中的電阻值增大而產(chǎn)生過多的熱。

（4）在連接的地方，其緊固螺栓壓力不當(dāng)。一些員工在安裝及檢修中普遍認(rèn)為，導(dǎo)體在連接的時候，其螺栓擰得越緊其效果就越好，但實(shí)際上并非如此。尤其是當(dāng)前使用鋁質(zhì)母線的情況較為普遍，這種鋁質(zhì)母線彈性系數(shù)較小，壓力一旦達(dá)到了臨界值，而材料強(qiáng)度差，那么壓力繼續(xù)增大，就會導(dǎo)致接觸面部分隆起，這樣也就使得接觸面積減小，最終使得接觸電阻增大，大大地影響了導(dǎo)體的接觸效果。

（5）對于不同的金屬材料而言，其膨脹效應(yīng)不同。通過對我國不同金屬材質(zhì)的螺栓分析可知，銅質(zhì)、鋁質(zhì)母線產(chǎn)生的金屬膨脹系數(shù)往往要高于鋼制螺栓，這突出表現(xiàn)在螺栓的設(shè)備接頭上。在具體的運(yùn)行中，負(fù)荷及溫度變化都會使得鋁或者銅與鐵的收縮和膨脹程度存在差異進(jìn)而發(fā)生蠕變，換句話說，金屬會在應(yīng)力作用下產(chǎn)生緩慢的塑性變形。此外，蠕變的產(chǎn)生及進(jìn)行還與接頭處的實(shí)際溫度有著莫大的關(guān)聯(lián)。相關(guān)實(shí)踐表明，一旦接頭處溫度高于80℃，接頭處的金屬往往就會產(chǎn)生熱量而出現(xiàn)膨脹，導(dǎo)致接觸面錯開，形成小孔隙而發(fā)生氧化；這種變化可以逐漸累積，也就是說每次溫變循環(huán)將會使得接觸電阻堆積，最終使得熱量累積，熱量越來越大，最后反作用于接頭，使得接頭出現(xiàn)工作不良或者壞掉的現(xiàn)象。

3 高壓開關(guān)柜實(shí)際溫升超標(biāo)應(yīng)對策略

本文結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從以下三個方面探討了高壓開關(guān)柜實(shí)際溫升超標(biāo)的應(yīng)對策略。

3.1 預(yù)防性試驗(yàn)

應(yīng)對高壓開關(guān)柜及內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行定期預(yù)防性的試驗(yàn)，通過試驗(yàn)來驗(yàn)證其是否正常，在試驗(yàn)的時候應(yīng)按照相關(guān)的規(guī)范操作進(jìn)行。試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)中，一旦發(fā)現(xiàn)存在異常，則應(yīng)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，不能僅僅根據(jù)當(dāng)時所得的一組數(shù)據(jù)就做出草率判斷，應(yīng)全方位做好分析，最終確定故障所屬類型。此外，當(dāng)試驗(yàn)及相關(guān)檢修完成之后，應(yīng)及時做好恢復(fù)工作，將相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備儀器及開關(guān)柜內(nèi)部的各個連接點(diǎn)完全復(fù)原，以此避免人為失誤而造成的巨大損失與安全隱患。

3.2 日常運(yùn)行的檢修

為了提高開關(guān)柜的運(yùn)行效率及減少安全隱患，應(yīng)做好日常的運(yùn)行檢修工作。在具體的檢修中，應(yīng)定期查看開關(guān)的動靜觸頭是否穩(wěn)定，其外表是否產(chǎn)生了變色，并且應(yīng)檢查觸頭及觸頭片是否光滑、合格。當(dāng)檢修完成后，為了保障開關(guān)柜及相關(guān)部件的效率及使用壽命，可以涂抹一定的導(dǎo)電膏，以此增加導(dǎo)電性能，同時也能減少觸頭之間的電阻值。如果設(shè)備在正常運(yùn)行中，我們可以采用紅外線溫度測試儀來檢驗(yàn)觸頭及銅排溫度，一旦出現(xiàn)實(shí)際溫度過高（超標(biāo)）現(xiàn)象，首先應(yīng)及時給上級匯報，以便合理對負(fù)荷進(jìn)行調(diào)試，并且還應(yīng)將有故障的設(shè)備及時切除，第一時間進(jìn)行檢查與修復(fù)。

3.3 進(jìn)行在線監(jiān)測

在線監(jiān)測技術(shù)是這些年才發(fā)展起來的，其依靠的是監(jiān)控技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，將其運(yùn)用在高壓開關(guān)柜實(shí)際溫升超標(biāo)監(jiān)測中有著非常好的效果。為了提高開關(guān)柜運(yùn)行效率，應(yīng)不斷研究與開發(fā)更加先進(jìn)的在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時對開關(guān)柜內(nèi)部開關(guān)接頭、觸頭、銅排及相關(guān)附屬元件等進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測其運(yùn)行情況是否正常，尤其要對溫度情況進(jìn)行及時了解。在線監(jiān)測可以將所測數(shù)據(jù)及時傳送給監(jiān)控計(jì)算機(jī)，而相關(guān)的操作人員就可以及時分析這些數(shù)據(jù)。此外，采用在線監(jiān)測可以設(shè)置相應(yīng)的預(yù)警值，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行的溫升超標(biāo)即將導(dǎo)致設(shè)備故障時，預(yù)警系統(tǒng)就會提前報警，以便工作人員及時采取對策，從而規(guī)避重大事故的發(fā)生。

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作者簡介：邊小東（1971-），男，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，內(nèi)蒙古鄂爾多斯電業(yè)局技師，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動化。

（責(zé)任編輯：周 瓊）