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高壓開關柜的運行溫升分析
? 發布時間:2016/6/21 ??來源:湖北德樂電力科技有限公司?? 人氣值:

    摘 要:

    對國產JYN、KYN手車柜和合資廠生產的8BK20開關柜的實際溫升數據進行分析后發現,運行中開關柜的溫升水平均超過型式試驗測得數據。然后,從試驗條件、金屬膨脹效應、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,應根據實際情況選用和維護開關柜。  

    關鍵詞:開關柜 溫升 型式試驗

   隨著電網的發展和設備技術的提高,10,35 kV系統開關柜在電網中已大量使用。而開關柜的內部過熱現象已成為開關柜使用中的常見問題,由于開關柜體的密閉性,在一些負荷較重的地區,存在開關柜的溫升超標問題。 開關柜的溫升超標,直接影響設備的安全穩定運行,而且,過熱問題是一個不斷發展的過程,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備壽命產生很大的影響。 目前,對電力系統內部使用的開關柜,嚴格遵守設備采購程序及技術政策,確保入網的開關柜都通過型式試驗,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柜的設計滿容量,開關柜的溫升問題應該不會很突出,但是實際情況并不盡然。

    1 開關柜實際溫升數據分析

   (1) 國產JYN手車柜 某變電站2臺同型號、同參數的10 kV主變開關柜的實測溫升與負荷關系的統計??毓裎=晨爻?,JYN1-10型。測試溫度為開關柜箱體的外表溫度。  

   數據顯示,隨著負荷的增加,開關柜的溫升迅速加快。當負荷接近1 900 A(約為開關柜額定電流2 500 A的76%),溫升尤為明顯,最大達47℃,已經不符合標準要求(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。

   (2) 國產KYN手車柜 某變電站10 kV主變開關柜的實測溫升與負荷關系的統計,開關柜為揚州某開關廠生產,KYN28-10型,配用VD4斷路器。測溫前打開部分頂蓋,對開關柜箱體外表溫度及主母排溫度同時進行測試。 數據表明,母排最高溫度已經達到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開關柜1,2號母線橋采用新型鋼重新制作,主母線銅排規格更換為2×TMY120×10(原規格為2×TMY100×10),并進一步改進了通風系統。 改造后溫升情況略有好轉,但是與該開關柜型式試驗提供的溫升數據偏差仍然較大。

  (3)合資廠的手車柜 某合資廠開關柜,為上海某開關有限公司生產,型號為8BK20,測試位置為開關柜箱體外表及內部母線母排。 此處,開關柜溫升暫時沒有超標,但是應該注意,此時負荷并沒有達到額定容量的70%,但是溫升已經接近上限。由此可見,合資廠產品雖然溫升情況優于國產設備,但同樣也存在溫升超標情況。 數據證明,運行中的開關柜實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升數據。而且,多數情況下溫升超標時開關柜甚至遠沒有達到設計滿容量。、

    2 開關柜實際溫升超標原因分析

    開關柜內部實際溫升情況,尤其是母排連接等部位,通常總是比型式試驗測出的數據高。主要有以下幾點原因:

    (1) 型式試驗測得數據通常是在試驗室完成的,持續時間不長,通常不超過8 h,不具備溫升累積效應,不能等同于長期運行并持續發熱的設備。

    (2) 不同金屬的膨脹效應不同。鋼制螺栓的金屬膨脹系數要比銅質、鋁質母線小得多,尤其是螺栓型設備接頭,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生蠕變,也就是金屬在應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所增加的接觸電阻,將會使下一次循環的熱量增加,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。

    (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。特別是鋁質母線,彈性系數小,當螺母的壓力達到某個臨界壓力值時,若材料的強度差,再繼續增加不當的壓力,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,多數屬于導體原材料純度不夠。

    (5) 現場的其它因素,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熱。

   3 結束語

   開關柜型式試驗中的溫升數據,并不能正確反映運行中的開關柜實際溫升水平,特別是長期運行負荷比較重的開關柜,由于長時間溫升的累積效應,運行中的開關柜實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升數據。部分制造廠對開關柜實際運行中的溫升水平并沒有深入地研究,比如大多數廠家給額定3 150 A的開關柜按照2 500 A的標準啟動風扇,在開關柜經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,選用開關柜設備的時候,不能盲目相信制造廠的試驗室數據,在日常運行維護管理中,也不能盲目套用試驗室的數據標準。實踐經驗,往往也是非常重要的。只有重視實踐,并不斷針對實際情況,分析解決問題,才能真正把對設備的安全運行管理工作做到實處。

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