徐良凱

摘 要：10kV大電流開關(guān)柜運(yùn)行過(guò)程中散熱是開關(guān)成套廠面對(duì)的重要問(wèn)題，本文針對(duì)10千伏大電流開關(guān)柜散熱設(shè)計(jì)、負(fù)荷、制造工藝等問(wèn)題，相比小電流出線開關(guān)柜，過(guò)熱問(wèn)題較突出，為了有效降低大電流開關(guān)柜過(guò)熱問(wèn)題，避免由于過(guò)熱問(wèn)題引起絕緣故障，確保變電站開關(guān)設(shè)備安全可靠運(yùn)行，從風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料檢驗(yàn)、車間裝配、質(zhì)量檢驗(yàn)等方面入手，對(duì)10千伏大電流開關(guān)柜提出在安裝質(zhì)量上制定了管控措施。

關(guān)鍵詞：變電站;大電流;發(fā)熱故障;開關(guān)柜;絕緣

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.161

0 引言

10kV金屬鎧裝移開式開關(guān)設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱開關(guān)柜），體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，熱量散熱不佳，當(dāng)柜內(nèi)設(shè)備溫度超過(guò)80℃后，有可能會(huì)使材料變質(zhì)，導(dǎo)致絕緣老化，更甚者還可能導(dǎo)致絕緣燒毀導(dǎo)致對(duì)地、相間放電等故障，因此只有從開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料檢驗(yàn)、車間裝配、質(zhì)量檢驗(yàn)等影響制造質(zhì)量的因素入手，采取綜合措施，才能達(dá)到好的效果。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）風(fēng)道設(shè)計(jì)。10kV高壓開關(guān)柜被金屬隔板分隔成四個(gè)功能單元隔室，依次為斷路器隔室、母線室、電纜室及儀表室，隔室均呈密封狀態(tài)，特別是斷路器室、母線室、電纜室有一次電氣連接部分，設(shè)備運(yùn)行中容易產(chǎn)生發(fā)熱，溫度如果不能及時(shí)散出，絕緣件長(zhǎng)期在高溫下烘烤造成老化，絕緣下降引起事故。大電流斷路器其中4000A斷路器由于受到結(jié)構(gòu)、空間及成本的限制，斷路器自然冷卻達(dá)不到溫升的要求，往往采用強(qiáng)制風(fēng)冷的方法進(jìn)行冷卻。

（2）風(fēng)機(jī)啟動(dòng)設(shè)計(jì)。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)方式一般有兩種方式，一種溫度啟動(dòng)、一種電流啟動(dòng)。當(dāng)使用溫度啟動(dòng)時(shí)，柜內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，當(dāng)溫度達(dá)到45℃時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，溫度降至40℃時(shí)返回;當(dāng)使用電流啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)電流超過(guò)額定電流的60%時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，當(dāng)?shù)陀陬~定電流的60%時(shí)，延時(shí)一定時(shí)間返回。由于電流啟動(dòng)風(fēng)機(jī)方式更能直接反映設(shè)備運(yùn)行情況，所用電流啟動(dòng)在變電所大電流柜中得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于新上大電流開關(guān)柜，可以單獨(dú)設(shè)一只電流互感器作為風(fēng)機(jī)控制器的采樣電流，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)改造大電流開關(guān)柜，可以采用二次CT通過(guò)測(cè)量互感器二次回路導(dǎo)線感應(yīng)采樣，在不改變一次元件的基礎(chǔ)上，解決了風(fēng)機(jī)電流啟動(dòng)問(wèn)題。

（3）絕緣件設(shè)計(jì)。高壓開關(guān)柜柜內(nèi)設(shè)備布局緊湊。柜內(nèi)絕緣部件都是有機(jī)絕緣材料，運(yùn)行中，有機(jī)絕緣材料受電化腐蝕、熱、潮氣等因素影響，其絕緣性能會(huì)發(fā)生不可逆的變化。應(yīng)采取措施防止絕緣件老化速度。柜內(nèi)絕緣件觸頭盒采用帶屏蔽散熱型觸頭盒，套管采用帶雙屏蔽型，改善設(shè)備電場(chǎng)分布，開關(guān)柜內(nèi)所有絕緣件裝配前均應(yīng)進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，單個(gè)絕緣件局部放電量不大于3pC，防止因澆注工藝問(wèn)題氣泡殘留過(guò)熱爆裂擴(kuò)大事故。開關(guān)柜中的絕緣件應(yīng)采用阻燃性絕緣材料，阻燃等級(jí)需達(dá)到V-0級(jí)。大電流柜分支母排設(shè)計(jì)采用支撐絕緣子固定方式，支撐絕緣子抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于8kN，使靜觸頭不因銅排重力作用額外受力，滿足動(dòng)熱穩(wěn)定要求。高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障，產(chǎn)生的煙霧會(huì)進(jìn)人相鄰的母線室、二次設(shè)備室、相鄰開關(guān)柜內(nèi)，影響其設(shè)備的絕緣性能。開關(guān)柜間相鄰的母線室、二次設(shè)備室、相鄰開關(guān)柜連通部位應(yīng)采取有效的封堵隔離措施，防止開關(guān)柜火災(zāi)蔓延。

（4）輔助裝置設(shè)計(jì)。運(yùn)行中，高壓開關(guān)柜出現(xiàn)的隱患和故障，主要分為放電、主導(dǎo)流部位發(fā)熱、絕緣隱患和故障，開關(guān)柜應(yīng)設(shè)完整的泄壓通道或壓力釋放裝置，當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)部故障電弧時(shí)，壓力釋放裝置應(yīng)能可靠打開，壓力釋放方向應(yīng)避開巡視通道和其他設(shè)備。運(yùn)行的高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備使用紅外測(cè)溫儀測(cè)溫，只能對(duì)柜體外部檢測(cè)，很難直接發(fā)現(xiàn)發(fā)熱點(diǎn)，需要進(jìn)行對(duì)比分析。有條件開關(guān)柜靜觸頭、母排、電纜等容易發(fā)熱地方建議安裝無(wú)線測(cè)溫裝置，無(wú)線測(cè)溫傳感器直接安裝靜觸頭上，儀表門上開孔安裝智能在線溫度監(jiān)控裝置，數(shù)據(jù)可上傳后臺(tái)監(jiān)控。

2 材料檢驗(yàn)

高壓開關(guān)柜內(nèi)元器件，主要應(yīng)對(duì)觸頭盒、套管、互感器、斷路器、靜觸頭、銅排等產(chǎn)品元件把好進(jìn)貨檢驗(yàn)關(guān)，對(duì)于絕緣件按進(jìn)貨檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽檢試驗(yàn)，抽檢比例應(yīng)不少于5%，進(jìn)行X射線探傷試驗(yàn)、工頻耐壓試驗(yàn)和局部放電試驗(yàn)，局部放電量不大于3pC。重點(diǎn)對(duì)動(dòng)靜觸頭、銅排等元件材質(zhì)、電阻率、鍍銀層厚度、抗疲勞強(qiáng)度、關(guān)鍵加工尺寸等項(xiàng)目加強(qiáng)監(jiān)控，對(duì)于進(jìn)貨檢驗(yàn)不合格的材料，不得使用或按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定降級(jí)使用。

3 車間裝配

（1）高壓開關(guān)柜內(nèi)元器件的加工工藝不規(guī)范、裝配工藝不規(guī)范以及現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝、質(zhì)量問(wèn)題，均會(huì)使帶電運(yùn)行中形成不均勻電場(chǎng)，產(chǎn)生懸浮電位而發(fā)生放電，因此應(yīng)加強(qiáng)加工工藝及裝配工藝，提升高壓開關(guān)柜燃弧性能。開關(guān)柜柜體板材應(yīng)選擇覆鋁鋅板，厚度≥2.0mm;緊固件強(qiáng)度應(yīng)選擇≥8.8級(jí)高強(qiáng)度螺栓，數(shù)量應(yīng)滿足燃弧試驗(yàn)要求。

（2）柜內(nèi)穿柜套管板應(yīng)選用低磁304不銹鋼板，厚度不小于3mm，能有效防止渦流發(fā)熱問(wèn)題。

（3）柜體靜觸頭和動(dòng)觸頭的接觸深度滿足15-25mm，大電流柜靜觸頭應(yīng)采用帶散熱孔設(shè)計(jì)，防止熱量聚集。開關(guān)柜內(nèi)靜觸頭固定方式：額定電流2500A 及以上開關(guān)柜靜觸頭與母排的固定連接應(yīng)采用5 孔螺栓緊固，按規(guī)定力矩緊固并做好標(biāo)記。提高手車導(dǎo)軌強(qiáng)度，采用3mm不銹鋼導(dǎo)軌，提高整體精度，有利于確保動(dòng)靜觸頭同軸度。

（4）配柜時(shí)，應(yīng)仔細(xì)核對(duì)斷路器手車中的相間距P、極間距H、梅花觸頭G的尺寸，保證設(shè)計(jì)柜體時(shí)的準(zhǔn)確性。應(yīng)做到開關(guān)柜五防裝置安裝正確、牢固;五防裝置調(diào)試操作試驗(yàn)各部位閉鎖可靠;機(jī)械聯(lián)鎖應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)

加強(qiáng)高壓開關(guān)柜的出廠試驗(yàn)管控。對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行出臺(tái)出廠試驗(yàn)，并留存試驗(yàn)原始記錄、試驗(yàn)報(bào)告等數(shù)據(jù)。除例行出廠試驗(yàn)項(xiàng)目外，應(yīng)按比例進(jìn)行溫升試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)及雷電沖擊試驗(yàn)，對(duì)開關(guān)柜按照≥2%的比例進(jìn)行抽檢，對(duì)檢測(cè)不合格的樣品及時(shí)進(jìn)行分析和整改。如不具備上述試驗(yàn)?zāi)芰Γ瑒t應(yīng)在供貨前與具備相應(yīng)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)主動(dòng)聯(lián)系送檢，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料檢驗(yàn)、車間裝配、質(zhì)量檢驗(yàn)等方面入手，在安裝上提出質(zhì)量管控措施，有效降低大電流開關(guān)柜過(guò)熱缺陷，保證大電流開關(guān)柜安全運(yùn)行。因此，該質(zhì)量管控措施應(yīng)得到更為廣泛的推廣和使用。

參考文獻(xiàn)：

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