10kV大电流开关柜故障原因分析与对策
摘要：随着我国经济发展不断加快，产业结构不断优化，我主的经济业已步入发展的快车道，综合实力明显增强。近年来供电量每年都保持着10%以上的增长，这是对城用电的安全可靠运行要求越来越高。本文对10kV大电流开关柜故障原因及防治措施分析。
关键词：大电流,开关柜,发热,状态检修
1开关柜发热原因
1.1 结构问题
10 kV开关柜里面设备过热，是由于本身的特点，体积小，结构紧凑，并要符合I P4X防护等级标准，各个隔板、面板的缝隙是在1 mm以下 ，导致开关柜里面的热量无法很好的散发出去，影响了柜内设备的温度。当设备在较高的温度下长时间工作后，有可能会使材料变质，导致绝缘老化，更甚者还可能导致绝缘击穿等故障。故障开关柜在设计的通风对流方面可能有所欠缺，在类似553开关柜等设备，用红外热成像仪测温，能看出开关柜上部为57 ℃，已经属于一个很高的温度了。
还有开关柜的动静触头情况，由于处于密封的柜内，无法直观的看到接触情况，只能通过间接的方式来检查，如通过接触电阻等试验来判断，当隔离开关分合时，也不知道动静触头是否还能达到一个良好的接触，如果接触不良，那发热放电也是有可能的。这些结构性的缺陷导致的发热，都有可能是引起故障的原因。
1.2 材料质量
在10kV开关柜中，柜体和配件的材料也对热量的产生有很大的影响，如红莲池变电站中554大电流开关柜和另一个220 kVKYN28A大电流开关柜的触头盒安装板和穿墙电流互感器的固定面材料，原来的材料是A3的低碳钢板，这种钢板属于导磁材料，根据电磁场的定义，当母排通过电流互感器产生交变磁力线的时候，会在固定铁板上产生电磁感应，进而产生感应电流，也就是涡流，一般当电流不超过2000 A时，涡流的作用并不大，但是当电流超过2500 A时，涡流的热效应就会很明显了。
开关柜中，母排的截面积尺寸也决定了所能负载的电流大小，在这起事故中的开关柜，使用的母线母排是3×(LMY-120×10)的铝排，开关到刀闸用的是2×(LMY-80×8)的铝排，原来是用于120MVA的变压器的变压器低压侧开关，可后来变压器换成180MVA，而母排却没有同时更换，那么当运行负荷没有采取相应控制时，就有可能因为负荷电流过高导致发热，引起事故。再有就是开关柜外部的因素及设备的工艺技术也会引起发热现象。
2 针对发热的防治措施
10kV开关柜中导致发热的原因有很多，要怎么防治呢?其实也不外乎减少发热源、增加散热两种措施，具体实施如下。
2.1 设备改造
由于设备本身的因素，需要从结构性的改造来改变这种发热的现象。在处理红莲池变电站开关柜事故时，通过对开关柜有效散热面积的计算后[3]，采用的是自然风冷的改造方式。自然风冷改造如图1所示，其中将开关柜中B-1、B-2、D-2的隔板换成有孔的钢板，并在其中夹着细密铁丝过滤网，两边用钢板固定，铁丝过滤网和固定钢板都在开关柜下面空间处，这样做的好处是方便查看和维护，还有D-1的隔板换成冲孔的百叶钢板。这样改造后，当设备触头或者母排发热时候，都能通过自然的空气对流来散热。
减少发热源方面，对电流互感器固定板进行了改造和铝母排的更换。电流互感器固定隔板改造或者整个更换或者将固定隔板的磁路割开，切断磁力线，使磁通减少，损耗减少，这样都能减少发热源，而更换固定隔板为304不锈钢板的工程量和费用较高，这里使用的是割开固定隔板的方式，这样不但能达到切断磁力线的好处，还能让散热更通畅。将原来的铝母排3×(LMY-120×10)和2×(LMY-80×8)，换成了等尺寸的3×(TMY-120×10)和2×(TMY-80×8)铜母排，根据母排载流量经验公式(40℃时铜排载流量 = 排宽×厚度系数)，120 mm的厚度系数为18.5，这样三层的铜母排载流量能达到4440 A，这样已经能满足4000 A大电流柜的需求了，而且将铝母排换成铜母排还能减少铜铝过渡的发热风险，对于减少发热源非常有利。
由于无法通过直观的方式来看到接头的接触情况，我们采用在开关触头盒上加装了无线测温装置，在开关下触头母排处固定一个ZC800A-TT的探头。能将触头盒的温度状况通过无线方式发送到开关柜前面板的接收装置上，接受装置再将这些信号显示在就地和远方光字牌上，达到能及时发现事故隐患的作用。
除了对设备的改造，对高压室中开关柜环境的改造也是很有必要的，将原来的普通玻璃窗换成反光能力强的玻璃窗，或者在原来的玻璃窗上贴上折射率比较高的贴膜也是一个好的办法，这样能让太阳光的热效应有所降低。如果有条件的，还可以在高压室中装设空调，这样能更好地保证高压室内的温度和湿度，为设备的可靠运行提供良好的条件。
2.2 运行检修管理
运行检修管理是针对开关柜热故障的防治措施，首先须清楚原来的设备状态，那么就要求运行和检修人员，在安装、验收时要仔细，确保初始状态是健康的，这样也能掌握尽可能多的信息，包括各种铭牌数据、出厂试验报告、施工记录等。这样在利用先进的各种在线、离线监测装置，如温湿度在线监测、红外热成像仪等时候，能有效的比对，分析出设备的状态，保证设备和系统的安全顺利。如有一个开关柜，通过在线测温数据如表1所示。
该缺陷部位最高温度是85℃，小于导则[4]所规定的紧急缺陷是表面温度大于90 ℃这个标准，应该是重大缺陷，不过如果掌握了红外测温的方法，就能用相对温差判断法和相对温差公式计算出相对温差值95.2%。
而95.2%这个值大于相对温差中紧急缺陷的95%，所以在填报MIS流程时候，就需要申报为紧急缺陷，24小时内就得完成，这样流程就能及时的流转，让缺陷及时地消除。
还有要多利用平时难得的检修机会，认真对待大小设备检修，特别是要多注意开关触头和GN22、GN30型刀闸动触头的接触情况和弹簧的压力情况，确保无变形、过热变色等现象的出现。在遇到又无法及时处理的缺陷时，一定要向运行人员交代，汇报调度控制负荷，以免让热缺陷继续蔓延，导致事故的发生。
3 结束语
10kV户内开关柜由于体积小、结构紧凑“五防”功能完善、操作简易可靠等优点给生产、运行和检修与维护带来了极大的便利及安全保障，在现代电网建设中发挥着越来越重要的作用。但是，由于大电流开关柜有其自身的一些特点，在实际生产运行中，仍存在一些不安全的因素，只有正视这些问题，思考、分析并从中找出相应的改进措施，才能更好地保障电力的安全生产。
参考文献
[1] DL/T404-1997. 户内高压开关柜订货技术条件[S].
[2] 刘爱华.高开断大电流开关柜温升的试验研究[J]. 河北电力技术, 2001,3.
[3] DL/T664-1999. 中华人民共和国行业标准带电设备红外诊断技术应用导则[S].
