高压开关柜触头发热原因分析及其对策

1.引言 运行中的电力发电厂、变电站的高压开关柜是重要的电器设备。而这些开关柜主要维护部位就是触头部位,如触头松动,弹性老化,接触面不洁等,都会引起触头温度的异常变化,以往由于没有可靠的手段在线检测触头运行温度,往往采用“计划维修”, 因此极易导致设备烧毁或突然停电等事故，在一定程度上影响了企业的效益。近几年电力生产中广泛运用各种先进的温度测试设备，如：光纤光栅测温，取得了很好的效果，开关柜触头的温度得到了有效监视，触头发热事故大大减少。 封闭式高压柜在运行中不能打开，因此无法测量运行中柜内触头的实际温度。封闭式开关柜内触头发热事故在近几年有增长的趋势，已经成为严重影响安全生产的难题。结合我公司实际，下面以6 kV金属铠装抽出式开关柜为对象对此类事故原因进行分析。 2、 我公司6kV封闭式开关柜概况 2.1 6 kV封闭式开关柜的概况 恒通化工股份有限公司热电厂现有三台60MW发电机，三台15MW发电机，总装机容量22.5万kw,年发电量12.7亿度。我厂厂用电采用6kv供电,6kv封闭式高压开关柜采用常熟通用开关厂生产KYN18-12型户内交流金属铠装抽出式开关设备 配用VD4真空断路器型号如下 额定电压 6KV 动稳定电流 100KA 额定电流 1500A 4S热稳定电流 40KA 额定开断电流 40KA 防护等级 IP4X 2.2封闭式开关柜结构特点 封闭式高压开关柜的设备分布在4个相互的隔室内，分别是断路器室、母线室、电缆室、控制室。按有关的规程要求，除实现电气连接、控制、通风而必须在隔板上开孔外，所有隔室呈封闭状态。由于发热点在密封柜内，运行中的柜门禁止打开，值班人员无法通过正常的手段检测到开关内部特别是触头的温度，所以一旦触头发热严重必然造成事故发生，影响系统安全运行。 3、我厂6KV封闭式开关柜发热事故统计 2007年3月，我厂6KV备用段6008#开关因触头发热故障减负荷。 2007年4月，我厂6KVI段进线开关6101#开关触头发热严重烧毁。 4、发热原因分析 4.1触头接触面氧化、脏污 高压开关柜的动静触头是最容易发热的部位，由于该部位接触不良、脏污等原因，接触电阻较大，在大电流情况下该处的热功率很大，其结果是接头发热严重，加剧接触面氧化，使得接触电阻进一步增大，形成恶性循环，发展到一定阶段后，则会造成严重的故障，破坏系统稳定运行。 4.2设备的安装、连接工艺不当 设备的安装工艺不当主要是施工质量问题，封闭式高压柜内小车式开关插嘴的位置与固定的插头位置如有偏差，开关推入后插头部分就可能接触不实，造成接触不良，引起触头发热。 4.3负荷的影响

厂用电进线负荷大，负荷的变化会影响设备的温度，正常的负荷变化引起的温度升高不会超过规定值。如果负荷增加的较多时，或者受到短路电流冲击后，设备的薄弱环节就会发热，如触头部位。发热后触头材料的机械强度、物理性能下降，导致触头的弹性老化、接触不良。造成触头发热。

4.4设备的质量存在问题，触头容量不足，导致发热

当设备的制作，装配存在问题，触头容量不足或接触不良时，该处局部温度升高，严重时烧断该处触头，引起停电事故。 4.5电力谐波存在

系统中变频器的大量使用，使系统谐波增加，由于导体的集肤效应与铁耗增加而引起发热，特别是触头更为严重。 4.6环境温度较高，防护等级因素造成的散热不畅

为防止人体接近高压开关柜的高压带电部分和触及运动部分,以及克服敞开式开关柜容易进入异物引起设备短路的缺点厂家一般都是根据国标DL/T404-1997《户内交流高压开关柜订货技术条件》652中对防护等级分类规定进行设计。以我省为例:夏季室外温度一般在34℃~38℃之间,一些地方时有超过40℃的气温出现,加上设备本身散发的热量,室内无通风设施,室内环境温度过高，造成开关柜内热量无法散去。使触头发热越来越严重。 5、预防触头发热事故的措施及方法

5.1密封高压开关柜内的触头发热是生产中的难题，目前采取措施方法。

许多母线以及开关处于高电位，目前国内专门用于高压母线、高压开关及触点发热测量的仪器还很少。温度监测的方法，一种是在高压电接触表面涂一层颜色随温度变化的发光材料，通过观察其颜色变化来大致确定温度范围，这种方法准确度低、可靠性差，不能进行定量测量;另外一种方法是利用辐射特性的红外热像仪，准确度较高，但由于需要光学器件，在高压开关柜等特定

场合使用不太方便，而且价格较高，推广应用有一定困难。更重要的是以上两种方式都需要人工进行巡查，不能实时得到温度数据，所得到的数据永远是滞后的，无法在第一时间判断开关柜内有无触头发热故障，起不到温度实时报警功能。而有线通讯方式的电子仪表不符合电力高压环境测量仪表规范。因此应寻找一种更科学的方法。5.2预防封闭柜触头发热事故的新方法

长期以来，高压开关柜内触头运行温度很难监测，无法进行人工巡查测温。这是因为柜内具有裸露高压，且空间狭小，通常的温度测量方法不能使用。因此实现温度在线监测是保证高压开关柜安全运行的重要手段。

光纤光栅测温系统由光纤光栅温度传感器、单模光缆(用于远距离信号传输)、光纤光栅传感网络分析仪及计算机等终端监测设备组成。系统工作时，光纤光栅传感网络分析仪内部光源发出连续的宽带光，经光缆传输到监测现场布设的光纤光栅温度传感器，这些传感器内部的测量敏感元件――光纤光栅对该宽带光有选择地反射回相应的一个窄带光，经同一传输光缆返回到光纤光栅传感网络分析仪内部探测器来测定出各个传感器所返回的不同窄带光的中心波长，从而解析出各监测点的温度值。由于多个传感器所返回的窄带光信号中心波长范围不同，所以可以将这些传感器串接组网实现多点同时测量，大大简化了传感器及引出线的布设，避免了以往逐点测量的不便。光纤光栅信号处理器采用国际最先进地数字化解调技术，具有大容量实时在线信号采集处理和自检功能;监控计算机用户组态画面，可生动地显示传感器运行状况;系统可以综合各种安全监控参数，进行分析，有利于及时发现事故苗头，及时安全控制，实现生产和安全的双重监控功能。监控计算机上的组态软件，在线显示开关柜触头温度变化并进行声光报警,因此从根本上解决了高压开关柜内触头运行温度及柜内环境温度不易监测的难题。 5.2.1光纤光栅传感器介绍

光纤光栅传感器是用光纤光栅制成的一种新型光纤传感器。光纤光栅是20世纪90年代发展起来的一种新型全光纤无源器件，利用光纤光栅制成多种传感器如温度、应变、应力、加速度、压强等传感器。不同的光纤光栅传感器可具有不同的工作波长，因此可以利用波分复用技术，在一根光纤级联多个光纤光栅传感器作分布式测量。它具有体积小、重量轻、与光纤兼容、插入损耗低、性能长期稳定性好等特点，特别是光纤光栅固有的绝缘性和抗电磁场干扰性能，并具有极高的可靠性和安全性,适合在易燃，

易爆，和强电磁等恶劣环境下使用。 结束语

通过光纤光栅温度在线检测 ，从根本上解决了高压开关柜内触点运行温度及柜内环境温度不易监测的难题,可有效预防封闭式开关柜触头发热事故的发生。 参考文献

[1] 赵勇.光纤光栅及其传感技术 国防工业出版社 2007.1

[2] 3.6KV-40.5KV 交流金属封闭开关设备和控制设备 GB3906-2006