铠装移开式户内封闭手车柜触头运行超温消除措施的研究与探讨

孙建中　全晓阳

[摘要]户内铠装移开式封闭手车柜，因具有结构紧凑、体积小、布置简单、安装方便等特点，在电网中得到广泛的应用。但是由于设计制造和产品质量以及运行维护等方面的诸多原因，造成投运后易发生隔离触头严重发热烧坏，导致供电可靠性降低，经济损失相当巨大。文章介绍了运行中的铠装型手车开关柜隔离触头严重发热造成事故的情况，并进行了原因分析，找到了降低触头发热的措施。

[关键词]封闭手车柜隔离触头超温研究消除

1事故情况

2005年7月4日和2006年9月13日，我局所属荆关110kV变电站，发生了两次铠装型手车开关柜上下隔离触头运行中，在负荷电流约占触头额定通流容量1／3的情况下，严重发热造成事故，被迫停电进行抢修。

我局针对铠装型手车开关柜运行中，在负荷电流不大的情况下严重发热问题，进行了深入的原因分析研究和攻关，制订了较为科学合理的解决措施，经实施后，取得了明显的效果，保证了设备的健康运行，提高了供电可靠性。现将原因的分析及降低触头发热的措施，与电力同行交流，并祈请指正。

2原因分析

2.1自然通风散热效果差

设计制造时柜体结构未充分考虑合理有效的自然通风散热问题。在大负荷情况下，电器接头接触部分容易出现温升过高现象。

2.2材料工艺质量差

主要原因是由于市场有色金属涨价因素或加工精度不高及材料质量低下，触头组叠不严密，紧缩弹簧压力不够，导致隔离插头的动、静触头接触压力和通流容量不够，尤其是触指在电气操作次数较多时，紧缩弹簧极易产生金属疲劳效应，引起接触压力减小，在流过较大电流时即严重发热，因柜体内自然通风散热条件差，时间稍长即会造成拉簧式扁触头或梅花式触头紧固压力弹簧退火，导致触指压力进一步减小，引起发热。而发热又进一步增大了接触电阻，所增大的接触电阻，又加剧了接触部分的氧化和发热程度。在监控不能及时到位的情况下，将导致动触头对静触头之间放电，灼伤接触表面，造成触头有效接触面积减小，形成恶性循环。情况严重时将会引起拉弧，其电弧又往母线侧延伸，波及电流互感器、母线及相邻间隔柜。此种现象在采用梅花式隔离触头的柜中尤为突出。

2.3有些制造厂家的产品以小标大

个别制造厂家所生产设备的实际稳定载流量与标称容量不符。货到现场后，使用单位只做设备交接试验。尤其是在投入运行后，因手车柜推进柜内，上下隔离触头合上后即处于密封状态，柜内母线侧带电，正常检修时试验人员没条件做载流导体的额定电流及温升试验。不能通过试验的技术手段来发现触头接触情况的好坏。往往在实际运行中负荷电流在达到标称容量的50％～60％时，设备就严重发热。

2.4装置性缺陷

部分手车柜产品存在操作时机械传动部分卡滞，拉、合困难现象。拉合几次动插触头就会歪斜偏心或合不到位，造成接触不良。合上后，不能检查其合后接触状态良好与否。运行中在大负荷电流所造成的电磁振动力的作用下接触部分螺丝松动，引起动静触头或接头表面形成间隙，导致间隙火花放电，其能量虽不大，但温度可达摄氏百度甚至上千度，造成触头表面形成严重的电腐蚀麻坑现象，从而降低了有效接触面积，导致接触电阻进一步增大而引起严重发热。因柜体采用封闭结构，设备巡视观察和用红外线测温困难，其内部接触好坏不容易及时发现而埋下事故隐患。

3改进措施

(1)我局经慎重的安全技术经济分析比较和论证，按照“技术先进、运行可靠、功能实用、节约投资、维护方便”的原则，采用CG2061型无线测温报警装置和我局设计自制的通风装置，在我局荆关110RV变电站10kV系统重负荷的配出手车柜进行试点安装，取得了明显的效果。该装置的工作原理见图1。

测温组件由热敏电阻、CT线圈和信号处理及发射模块组成，当断路器合闸投入运行后，触臂中通过大于50A电流时，CT输出就能够给传感器信号处理模块提供工作电源。埋设在手车触头附近的热敏电阻将温度信号传送给信号处理模块，模块中的CPU将随热量变化的电阻信号转换成温度数字信号，连同本传感头的编号一起通过无线发射模块发送出去。装在手车柜前面板上部的CG2061显示仪表，接收并解调这个信号，显示断路器手车触头区域上下A、B、C六个触头运行温度、柜内温升和湿度信息。同时判别是否超出事先预设的温度门槛值，如温升超限，即发出报警触点信号，启动报警装置和通风装置。

(2)利用热空气上升，冷空气下沉的物理原理，在手车柜开关室(三相上下隔离触头安装处)顶部泄压孔外部平面，自制安装两台排风机(200mm×200mm、75W一3m³／min)散热装置，该装置有停运时的防尘活动百叶窗，且设有高、低两个调速档位，利用原柜体下部进风口进风，把原柜内温度的自然冷却改为人工干预机械冷却，在不破坏柜体防护等级的前提下，最大限度的降低开关室内导流部分温度。

(3)在手车柜三相上下隔离触头导电体上，将外部热缩材料去掉，在靠近手车动触头处安装CG2061型高压断路器手车触头超温报警装置，安装测试完毕后，再用热缩材料热缩，以加强绝缘。当传感器测得触头温度大于60度时，装置自动接通顶部泄压孔外部平面抽风散热装置，进行通风散热。当测得触头温度低于55度时，排风散热装置自动停止工作。排风散热装置设为人工和自动两个，分别投、停以及集中投、停控制。KYN28A－10型户内铠装移开式封闭手车柜所加装的通风装置如图2所示。

(4)在柜内底部安装湿度及防凝露控制器。当传感器检测到柜内所处环境湿度超出设定值85％RH时，控制器自动接通加热器升温，提高柜内温度，破坏凝露形成的条件，降低环境湿度。当湿度降至预设定值时，控制器自动停止加热。

(5)运行中的手车柜要结合母线停电机会，结合大修对隔离触头接触情况进行检查和相关螺丝紧固。并对开关及隔离触头接触电阻进行测试，可用双臂电桥或降压法测得，要分别测每相触头间接触电阻，其测试值应符合制造厂家提供的数椐要求。

(6)新装隔离开关实际载流试验：将开关合上，在每相触头间加上开关铭牌额定电流值(可三相首尾相串后一起加载)。可用大电流发生器，此时逐步升流到额定值，然后用红外线测温仪测触头表面温度。每隔10min测一下温升，在室温超过35℃时，两小时内触头表面温度不应超过85℃，若温升过快基本上可断定触头材质有问题，应及时进行更换。

(7)为保持高压室内清洁，变电站配备适当功率的吸尘器，定期进行地面除尘工作。

4改进效果

我局于2008年4月16日至5月16日，按照上述所分析的原因与对策，开始对荆关站手车柜进行试点性技术改造，在相同负荷电流条件下，通风装置投入前与投入20min后，柜内断路器手车触头温度及柜内温度对比见表1和表2。

高压断路器手车触头超温通风自动报警装置改进后运行效果表明，装置装入后对高压柜及断路器绝缘性能无任何影响，改进产品运行可靠、性能稳定，能适时实时在线检测手车上下六个隔离触头温度及柜体内部温升变化情况，并能自动启动通风散热装置，运行效果十分良好，基本达到了预期目的。需要指出的是，封闭型手车柜采用强制通风散热的措施，不是解决问题的根本办法，其根本办法是应从源头制造厂家上来提高产品质量和生产工艺，达到标称通流容量与实际通流容量相符合才是解决问题的根本办法。

5结束语

已经运行的手车柜上下隔离触头的温度上升和散热与多种因素有关，我们要分析温度升高的原因，找出解决问题的办法，尽最大可能的增加散热减少温升的条件，以降低柜内运行温度和提高隔离触头的通流能力，在自然通风不能满足散热的情况下，应考虑采用强制通风。采用强制通风时，应充分考虑排气扇安装位置和所需要的进、出口通风量的合理计算以及柜体内部的防尘措施，达到安全运行的目的。