高壓開關櫃實際溫升超標原因分析論文

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對國產JYN、KYN手車櫃和合資廠生產的8BK20開關櫃的實際溫升資料進行分析後發現,執行中開關櫃的溫升水平均超過型式試驗測得資料。然後,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。最後提出建議,應根據實際情況選用和維護開關櫃。

高壓開關櫃實際溫升超標原因分析論文

隨著電網的發展和裝置技術的提高,10,35kV系統開關櫃在電網中已大量使用。而開關櫃的內部過熱現象已成為開關櫃使用中的常見問題,由於開關櫃體的密閉性,在一些負荷較重的地區,存在開關櫃的溫升超標問題。

開關櫃的溫升超標,直接影響裝置的安全穩定執行,而且,過熱問題是一個不斷髮展的過程,如果不加以控制,過熱程度會不斷加劇,並對絕緣件的效能及裝置壽命產生很大的影響。

目前,對電力系統內部使用的開關櫃,嚴格遵守裝置採購程式及技術政策,確保入網的開關櫃都通過型式試驗,尤其對溫升的要求比較嚴格。執行中,負荷通常都不會達到開關櫃的設計滿容量,開關櫃的溫升問題應該不會很突出,但是實際情況並不盡然。

1開關櫃實際溫升資料分析

1.1國產JYN手車櫃

表1為某變電站2臺同型號、同參數的10kV主變開關櫃的實測溫升與負荷關係的統計。開關櫃為福建某開關廠生產,JYN1-10型。測試溫度為開關櫃箱體的外表溫度。

資料顯示,隨著負荷的增加,開關櫃的溫升迅速加快。當負荷接近1900A(約為開關櫃額定電流2500A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(1200A以下),溫升則不明顯。

1.2國產KYN手車櫃

表2為某變電站10kV主變開關櫃的實測溫升與負荷關係的統計,開關櫃為揚州某開關廠生產,KYN28-10型,配用VD4斷路器。測溫前開啟部分頂蓋,對開關櫃箱體外表溫度及主母排溫度同時進行測試。

資料表明,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℃)。由於該站溫升問題比較突出,製造廠針對這一情況對該變電站10kV開關櫃1,2號母線橋採用新型鋼重新制作,主母線銅排規格更換為2×TMY120×10(原規格為2×TMY100×10),並進一步改進了通風系統。2號主變開關櫃經改造後,其實測溫度如表3所示。

改造後溫升情況略有好轉,但是與該開關櫃型式試驗提供的.溫升資料偏差仍然較大。

1.3合資廠的手車櫃

某合資廠開關櫃,為上海某開關有限公司生產,型號為8BK20,測試位置為開關櫃箱體外表及內部母線母排。

此處,開關櫃溫升暫時沒有超標,但是應該注意,此時負荷並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於國產裝置,但同樣也存在溫升超標情況。

資料證明,執行中的開關櫃實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升資料。而且,多數情況下溫升超標時開關櫃甚至遠沒有達到設計滿容量。

2開關櫃實際溫升超標原因分析

開關櫃內部實際溫升情況,尤其是母排連線等部位,通常總是比型式試驗測出的資料高。主要有以下幾點原因:

(1)型式試驗測得資料通常是在試驗室完成的,持續時間不長,通常不超過8h,不具備溫升累積效應,不能等同於長期執行並持續發熱的裝置。

(2)不同金屬的膨脹效應不同。鋼製螺栓的金屬膨脹係數要比銅質、鋁質母線小得多,尤其是螺栓型裝置接頭,在執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係。實踐證明,當接頭處的執行工作溫度超過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迴到原來接觸位置時,由於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。每次溫度變化的迴圈所增加的接觸電阻,將會使下一次迴圈的熱量增加,所增加的溫度又使接頭的工作狀況進一步變壞,因而形成惡性迴圈。

(3)連線部位緊固螺栓壓力不當。部分安裝或檢修人員在導體連線上認為連線螺栓擰得愈緊愈好,其實不然。特別是鋁質母線,彈性係數小,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,多數屬於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、連線、安裝過程中,對母線接觸表面處理不到位、不平整、不光滑、沒有塗專用電力脂等,導致有效接觸面積減少接觸電阻增大而發熱。

3結束語

開關櫃型式試驗中的溫升資料,並不能正確反映執行中的開關櫃實際溫升水平,特別是長期執行負荷比較重的開關櫃,由於長時間溫升的累積效應,執行中的開關櫃實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升資料。部分製造廠對開關櫃實際執行中的溫升水平並沒有深入地研究,比如大多數廠家給額定3150A的開關櫃按照2500A的標準啟動風扇,在開關櫃經歷長時間的高負荷執行後,再採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,選用開關櫃裝置的時候,不能盲目相信製造廠的試驗室資料,在日常執行維護管理中,也不能盲目套用試驗室的資料標準。實踐經驗,往往也是非常重要的。只有重視實踐,並不斷針對實際情況,分析解決問題,才能真正把對裝置的安全執行管理工作做到實處。