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封閉式高壓柜的運行現狀與接頭發熱事故的分析理工論文
運行中的電力設備經常發生接頭發熱現象，如不及時發現并處理就會導致嚴重的生產事故。近幾年電力生產中廣泛運用各種先進的溫度測試設備，如：紅外熱成像儀、紅外線點溫儀等，取得了很好的效果，電力設備接頭的溫度得到了有效監視，接頭發熱事故大大減少。封閉式高壓柜在運行中不能打開，因此無法測量運行中柜內接頭的實際溫度。密封式開關柜內接頭發熱事故在近幾年有增長的趨勢，已經成為嚴重影響安全生產的難題。結合生產實踐，我們發現接頭發熱事故主要發生在負荷較重的10kV小車式封閉開關柜內，下面以10kV小車式封閉開關柜為對象對此類事故進行分析。
1、10 kV封閉式開關柜概況
1。1 10 kV封閉式開關柜的應用概況
封閉式高壓開關柜以其安全可靠、結構緊湊、占地省、操作方便等優點，在開閉站、小區配電室、變電站內廣泛使用。在北京供電局變電管理處所屬的變電站內目前登記在冊的10kV密封式高壓開關柜共有2311臺，分布在北京地區51座變電站內。其中運行時間最長的是右安門變電站的固定式開關柜，1955年出廠，由華通開關廠生產；最新投產的是西大望變電站型號為ZS1的小車式開關柜，由廈門ABB開關廠生產。目前使用中的10kV開關柜主要存在設備型號多樣、質量參差不齊、備品備件不全、部分設備嚴重老化等問題。
1。2 封閉式開關柜結構特點
封閉式高壓開關柜的一次設備分布在3個相互獨立的隔室內，分別是開關室、母線室、出線室。按有關的規程要求，除實現電氣連接、控制、通風而必須在隔板上開孔外，所有隔室呈封閉狀態。在開關室內的主開關上一般有6個主插頭，有18個流過負荷電流的連接點；在出線室有連接出線電纜的3個主接頭與連接旁路刀閘的十幾個接點。以上所說連接點直接流過負荷電流，當負荷較大時存在隱患的連接點就會發熱。由于發熱點在密封柜內，運行中的柜門禁止打開，值班人員無法通過正常的監視手段發現發熱缺陷。發熱嚴重時接頭會變紅甚至熔斷，直接造成生產事故。
1。3 封閉式高壓開關柜接頭事故統計
封閉式高壓柜內接頭發熱事故在近幾年屢有發生。10kV開關直接承擔用戶負荷，其中不少是重要負荷，如果發生突然停電事故，不但會造成不良的社會影響，而且給供電部門造成很大的經濟損失。
2、事故原因分析
事故分析發現，發生事故的原因主要有：檢修試驗人員工作失誤，設備安裝連接工藝不當，負荷變化，設備老化變形等。
2。1 檢修試驗人員工作失誤
檢修人員進行開關檢修或試驗時必須拆開部分連接點，工作結束時再恢復原樣。由于工作人員失誤，本來應該安裝4根緊固螺栓的接頭，只裝了3根甚至只裝了1根。線路負荷較小時這樣的隱患不會被立即發現，當負荷突增時該接頭就會過熱。這樣的情況一般出現在電流互感器的連接點。事故的主要原因是檢修人員的工作態度與責任心的問題，此類事故主要發生在1997年以前，近幾年隨著檢修工作責任制的推行，此類現象已經大大減少。
2。2 設備的安裝、連接工藝不當
設備的安裝工藝不當主要是施工質量問題，封閉式高壓柜內小車式開關插嘴的位置與固定的插頭位置如有偏差，開關推入后插頭部分就可能接觸不實，造成發熱。這是施工安裝時的問題，需要運行人員在設備驗收時把好關。另一個連接工藝問題出在出線電纜與開關引出線的連接處。10kV連接開關的引線一般使用40mm寬鋁排，旁路刀閘一般安裝在鋁排上，出線電纜也在這一位置。10kV電纜較粗，通常只使用1根螺栓來連接運行與備用2條電纜，連接的受力面較小，電流通過的有效截面減小，于是造成發熱。2。3 負荷突變的影響
電力負荷的變化會影響設備的溫度，正常的負荷變化引起的溫度升高不會超過規定的75℃。如果負荷增加的較多時（如比平時增加了1倍或幾倍），或者線路受到短路電流沖擊后，設備的薄弱環節就會發熱，發熱后連接點的材料會發生變形、氧化等物理或化學變化。發熱后如不及時發現，再次受負荷沖擊后，又會過熱，經過多次反復的惡性循環，接頭的連接狀況越來越差，最后直至造成接頭熔斷事故。
2。4 設備變形老化
隨著電網改造的進一步深入，新材料、新工藝、新設備大量在電網中推廣應用，設備的健康水平也有了明顯提高，但是仍有很多老舊設備還在運行。北京供電局變電管理處所屬變電站的高壓開關柜在1980年之前出廠的還有121臺仍在使用中，出廠日期在1980~1990年的有368臺在使用中。因此設備的質量與新舊程度參差不齊，也是發生問題的重要原因，老舊設備接頭發熱發生的幾率普遍較高。
3、預防接頭發熱事故的措施及方法
密封高壓開關柜內的接頭發熱是生產中的難題，通過采取各種措施，如：實行檢修人員責任制，更新老舊設備，改進接頭的連接、安裝工藝等，可以大大減少接頭發熱事故，但是從目前的設備狀況看要想完全避免接頭發熱事故也是不現實的。于是希望通過監視的方法，提前發現開關柜內設備接頭發熱的跡象，以便采取措施，防止出現惡性事故。這方面的工作我們一直在研究、探討。
3。1 目前經常使用的柜內接頭溫度監視方法
現在經常使用的柜內接頭發熱監視方法主要有：在接頭粘貼測溫蠟片；手摸柜門感知柜內溫度；通過異常氣味發現設備過熱；通過異常音響發現設備過熱等。粘貼測溫蠟片是室外接頭常用的測溫法，用在封閉柜內有很大局限性，大部分接頭通過柜門的觀察窗看不到，只能在開關停電檢修時檢查接頭有無過熱情況，對預防事故作用不大。手摸柜門的方法可大概判斷溫度有無異常，在變電管理處的左安門變電站曾通過此方法發現2起嚴重的接頭發熱故障，但是這種方法具有很大的隨意性與偶然性，而且由于個人感覺的差異，相同情況也會有不同判斷。當有過熱的接頭時，一定會有異常氣味或者異常聲音，特別是連接電流互感器的接頭發熱時，可以發出強烈的異常氣味，工作人員可根據氣味的來源作出進一步的判斷。總之，通過綜合應用以上幾種方法可以大概判斷開關柜內有無接頭發熱故障，但是不科學、不嚴謹，對無人值班的變電站、開閉站無實用價值。
3。2 預防封閉柜內接頭發熱事故的新方法
如何通過科學的方法發現開關柜內的接頭發熱故障一直是我們研究的課題之一，我們在這方面進行了多次試驗與探討。
最初試驗選擇的是直接監測法，在接頭上安裝溫度傳感器，將溫度信號集中處理，判斷接頭溫度是否超過允許值。其技術難點是溫度傳感器的安裝，溫度信號由傳感器到處理機的傳送。要求溫度傳感器直接安裝在10kV電壓的接頭上，其體積有嚴格限制，不能影響開關的絕緣與正常運行。信號傳送使用有線方式是絕對不允許的，通過無線發射存在強電場磁場干擾與發射裝置電源不易解決的問題。這一方案最終沒有試驗成功。
隨后又進行了間接監測的研究與試驗。主要方案是在接頭位置涂一種特種涂料，使其在規定溫度時發出特定氣體，在柜頂部安裝特定氣體的傳感器，當氣體濃度達一定值時發出報警信號。這一方法的技術難點之一是氣體的選擇，該氣體要求在空氣中含量少，不受被測物溫升后揮發氣體干擾，對此氣體檢測最好使用成熟的傳感器。難點之二是發出氣體的涂料的穩定性，要保證在室溫中長期存放不揮發。選用氫氣與一氧化碳進行了試驗。由于受氣體濃度限制，要求傳感器靈敏度較高（帶來干擾信號太多的問題）。此方案雖然有所突破，但由于其成本太高，不易在生產中推廣應用而最終被否定。
最后受手摸感知法的啟發，決定通過監視開關柜內空氣溫度的方法來判斷有無接頭發熱故障。總體方案是在每臺開關柜頂的排氣孔上安裝一個溫度傳感器，如果空氣溫度達到規定值即發出報警信號；或是柜內空氣溫度與環境溫度差值到規定值時即報警。具體溫度報警定值要通過試驗的方法確定。我們先將傳感器的溫度信號經過模數轉換后輸入計算機作記錄，然后將開關的負荷數據（變電站內的監控機實測信息）也存入同一臺計算機，通過對比分析，確定開關負荷與溫度的關系曲線，根據溫度曲線確定其報警溫度值。報警信號由計算機發出，直接送到控制室。控制室內的值班員也可以通過計算機隨時查詢開關柜內的實時溫度值。對于無人值班變電站，可以將過熱信號作為一個遙測量通過RTU直接送到監控中心。這一測溫方法溫度傳感器安裝方便簡單，運行可靠，投入較小，技術成熟后可在變電站內大量應用。
4、小結
實時監視開關柜內接頭溫度從目前的生產形勢來看還是必要的。總結以上分析看出，通過監視柜內空氣溫度來間接監視柜內接頭的運行狀況是可行的，完全可以起到預防接頭事故的目的。
參考文獻
[1]戶內高壓開關柜訂貨技術條件，DL404—91。中華人民共和國行業標準。
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