運行中高壓開關(guān)柜實際溫升分析

1、解決方案示范文本 | Excellent Model Text 資料編碼：CYKJ-FW-251編號：_運行中高壓開關(guān)柜實際溫升分析審核：_時間：_單位：_運行中高壓開關(guān)柜實際溫升分析用戶指南：該解決方案資料適用于為完成某項目而進行的活動或努力工作過程的方案制定，通過完善工作思路，在正常運行中起到指導作用，包括確定問題目標和影響范圍、分析問題并提出解決方案和建議、成本計劃和可行性分析、實施和跟進?？赏ㄟ^修改使用，也可以直接沿用本模板進行快速編輯。摘 要對國產(chǎn)JYN、KYN手車柜和合資廠生產(chǎn)的8BK20開關(guān)柜的實際溫升數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn)，運行中開關(guān)柜的溫升水平均超過型式試驗測得數(shù)據(jù)。然后，從試驗

2、條件、金屬膨脹效應(yīng)、緊固螺栓壓力、導體材料電導率等方面進一步分析了溫升超標的原因。最后提出建議，應(yīng)根據(jù)實際情況選用和維護開關(guān)柜。關(guān)鍵詞開關(guān)柜；溫升；型式試驗隨著電網(wǎng)的發(fā)展和設(shè)備技術(shù)的提高，10，35 kV系統(tǒng)開關(guān)柜在電網(wǎng)中已大量使用。而開關(guān)柜的內(nèi)部過熱現(xiàn)象已成為開關(guān)柜使用中的常見問題，由于開關(guān)柜體的密閉性，在一些負荷較重的地區(qū)，存在開關(guān)柜的溫升超標問題。開關(guān)柜的溫升超標，直接影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，而且，過熱問題是一個不斷發(fā)展的過程，如果不加以控制，過熱程度會不斷加劇，并對絕緣件的性能及設(shè)備壽命產(chǎn)生很大的影響。目前，對電力系統(tǒng)內(nèi)部使用的開關(guān)柜，嚴格遵守設(shè)備采購程序及技術(shù)政策，確保入網(wǎng)的開關(guān)柜都

3、通過型式試驗，尤其對溫升的要求比較嚴格。運行中，負荷通常都不會達到開關(guān)柜的設(shè)計滿容量，開關(guān)柜的溫升問題應(yīng)該不會很突出，但是實際情況并不盡然。1 開關(guān)柜實際溫升數(shù)據(jù)分析1.1 國產(chǎn)JYN手車柜表1為某變電站2臺同型號、同參數(shù)的10 kV主變開關(guān)柜的實測溫升與負荷關(guān)系的統(tǒng)計。開關(guān)柜為福建某開關(guān)廠生產(chǎn)，JYN1-10型。測試溫度為開關(guān)柜箱體的外表溫度。數(shù)據(jù)顯示，隨著負荷的增加，開關(guān)柜的溫升迅速加快。當負荷接近1 900 A(約為開關(guān)柜額定電流2 500 A的76%)，溫升尤為明顯，最大達47，已經(jīng)不符合標準要求(標準為滿負荷條件下30)，而負荷較低時(1 200 A以下)，溫升則不明顯。1.2 國產(chǎn)

4、KYN手車柜表2為某變電站10 kV主變開關(guān)柜的實測溫升與負荷關(guān)系的統(tǒng)計，開關(guān)柜為揚州某開關(guān)廠生產(chǎn)，KYN28-10型，配用VD4斷路器。測溫前打開部分頂蓋，對開關(guān)柜箱體外表溫度及主母排溫度同時進行測試。數(shù)據(jù)表明，母排最高溫度已經(jīng)達到100，溫升88，明顯超標(母排溫升標準為65)。由于該站溫升問題比較突出，制造廠針對這一情況對該變電站10 kV開關(guān)柜1，2號母線橋采用新型鋼重新制作，主母線銅排規(guī)格更換為2TMY12010(原規(guī)格為2TMY10010)，并進一步改進了通風系統(tǒng)。2號主變開關(guān)柜經(jīng)改造后，其實測溫度如表3所示。改造后溫升情況略有好轉(zhuǎn)，但是與該開關(guān)柜型式試驗提供的溫升數(shù)據(jù)偏差仍然較大

5、。1.3 合資廠的手車柜某合資廠開關(guān)柜，為上海某開關(guān)有限公司生產(chǎn)，型號為8BK20，測試位置為開關(guān)柜箱體外表及內(nèi)部母線母排。此處，開關(guān)柜溫升暫時沒有超標，但是應(yīng)該注意，此時負荷并沒有達到額定容量的70%，但是溫升已經(jīng)接近上限。由此可見，合資廠產(chǎn)品雖然溫升情況優(yōu)于國產(chǎn)設(shè)備，但同樣也存在溫升超標情況。數(shù)據(jù)證明，運行中的開關(guān)柜實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升數(shù)據(jù)。而且，多數(shù)情況下溫升超標時開關(guān)柜甚至遠沒有達到設(shè)計滿容量。2 開關(guān)柜實際溫升超標原因分析開關(guān)柜內(nèi)部實際溫升情況，尤其是母排連接等部位，通?？偸潜刃褪皆囼灉y出的數(shù)據(jù)高。主要有以下幾點原因：(1) 型式試驗測得數(shù)據(jù)通常是在試驗室完成的，

6、持續(xù)時間不長，通常不超過8 h，不具備溫升累積效應(yīng)，不能等同于長期運行并持續(xù)發(fā)熱的設(shè)備。(2) 不同金屬的膨脹效應(yīng)不同。鋼制螺栓的金屬膨脹系數(shù)要比銅質(zhì)、鋁質(zhì)母線小得多，尤其是螺栓型設(shè)備接頭，在運行中隨著負荷電流及溫度的變化，其鋁或銅與鐵的膨脹和收縮程度將有差異而產(chǎn)生蠕變，也就是金屬在應(yīng)力的作用下緩慢的塑性變形，蠕變的過程還與接頭處的溫度有很大的關(guān)系。實踐證明，當接頭處的運行工作溫度超過80時，接頭金屬將因過熱而膨脹，使接觸表面位置錯開，形成微小空隙而氧化。當負荷電流減小溫度降低回到原來接觸位置時，由于接觸面氧化膜的覆蓋，不可能是原安裝時金屬間的直接接觸。每次溫度變化的循環(huán)所增加的接觸電阻，將會

7、使下一次循環(huán)的熱量增加，所增加的溫度又使接頭的工作狀況進一步變壞，因而形成惡性循環(huán)。(3) 連接部位緊固螺栓壓力不當。部分安裝或檢修人員在導體連接上認為連接螺栓擰得愈緊愈好，其實不然。特別是鋁質(zhì)母線，彈性系數(shù)小，當螺母的壓力達到某個臨界壓力值時，若材料的強度差，再繼續(xù)增加不當?shù)膲毫?，將會造成接觸面部分變形隆起，反而使接觸面積減少，接觸電阻增大，從而影響導體接觸效果。(4) 選用的導體材料電導率不滿足要求，多數(shù)屬于導體原材料純度不夠。(5) 現(xiàn)場的其它因素，比如可能存在安裝檢修工藝不當，如母線在加工、連接、安裝過程中，對母線接觸表面處理不到位、不平整、不光滑、沒有涂專用電力脂等，導致有效接觸面積減少接觸電阻增大而發(fā)熱。3 結(jié)束語開關(guān)柜型式試驗中的溫升數(shù)據(jù)，并不能正確反映運行中的開關(guān)柜實際溫升水平，特別是長期運行負荷比較重的開關(guān)柜，由于長時間溫升的累積效應(yīng)，運行中的開關(guān)柜實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升數(shù)據(jù)。部分制造廠對開關(guān)柜實際運行中的溫升水平并沒有深入地研究，比如大多數(shù)廠家給額定3 150 A的開關(guān)柜按照2 500 A的標準啟動風扇，在開關(guān)柜經(jīng)歷長時間的高負荷運行后，再采取這個標準是不合理的，通常是風扇沒有啟動，溫升早已超標了。所以，選用