浅析高压开关柜发热故障及运维策略

茹秋实 李浩峰 张科峻 杨欣

（国网甘肃省电力公司庆阳供电公司，甘肃 庆阳 745000）

高压开关柜在电能的生产、输送以及供配方面有非常重要的作用，同时这也是进行电能调度和输送的主要设备。而决定高压开关柜自身功能发挥的关键就在于其内部电磁交融环境的稳定性。所以，如果在使用的过程中高压开关柜发生故障，而且相关人员没有及时发现并解决，便会使高压开关柜的故障发生频率逐渐上升扩大，而且还会影响到供电的可靠性。根据工人的工作经验来看，高压开关柜的手车的触头是最容易开始发热的部位，如果该部位出现了发热故障，那么对设备性能造成严重损害的问题是不可避免的，同时也使得对设备进行检修的时间更长，在这期间对经济的损害也是非常大的。而引起高压开关柜发热的故障并不是突然之间发生的，而是日积月累形成的。对于那些在不良工作环境中或者是自身情况出现异常的高压开关柜，接触面的温度会有所升高，而且如果电流开始出现热效应那么就会逐渐提高触头的温度。在这种情况下，如果温度的上升速度较快，就很容易让触头本身的温度超过高压开关柜内部电流互感器的额定耐热标准或者比绝缘套管的耐热标准还高，这样一来，很容易引起电流互感器以及绝缘套管的损失，从而引起电路出现短路故障。同时也会时发热故障更加明显，影响到其他设备的运行，最终影响到供电系统以及电力变压器的稳定性，严重时还会出现火灾甚至是爆炸。

一、导致高压开关柜发热故障的原因

于高压开关柜本身而言，导致其发热故障的原因有很多种，任何环节都可能引起该故障，但是主要还是表现在以下几个方面：

（一）安装工艺上的问题

高压开关柜的安装必须严格遵循设备本身的安装说明和要达到的技术标准。安装工艺方面如果出现了漏洞，很容易给高压开关柜的运行造成一定的隐患。比如，在安装高压开关柜内部的小车式开关插嘴以及固定式插头时，位置如果不满足设计要求，就会导致两者之间出现虚接的情况，接触不合理就会引起发热故障。所以在安装高压开关柜时，一定要有专业的人员对设备的施工安装进行全程监督，在设备安装完成后，还要认真把控设备的测试和验收，确保设备安装正确，有效避免后续发热故障隐患。此外，在对母线进行加工、连接和安装的过程中，要保证母线表面的光滑、平整等，如果对母线的加工有缺陷，就会增加母线本身的接触电阻值，导致发热故障。

（二）工作人员在检修和试验时工作不够细致

确保高压开关柜的安全运行是非常重要的，所以于设备试验和检修的人员来说，必须要有较高的责任心，正确的工作态度。工作人员在正常工作时，需要将高压开关柜的某些连接点拆开，然后进行连接，确保设备试验和检修工作的有效完成。这项工作结束以后，又需要将高压开关柜恢复到完整的状态。在实际的工作中，一些相关的工作人员对工作缺乏责任心，不够认真负责，所以很容易忽视高压开关柜存在的隐患。比如，高压开关柜总共有四个紧固螺栓，但是很多时候只安装了三个或者是一个，如果螺栓没有很好的紧固，那么很容易使接触面的压力减小。如果线路本身的负荷偏小，一般情况下是没有问题的，但是如果突然增大了线路的负荷，接触面压力不够就会使得接头过热，尤其是电流互感器的连接点。接触面压力不够，很容易就会引起发热故障[1]。

（三）设备更新速度慢，元件开始老化

随着国家科学技术的发展，越来越多的新工艺、新材料及新设备逐渐在电网中大力推行开来，对我国电网的优化改革有非常重要的意义，但是在实际的应用中，基本还是以老旧的高压开关柜为主。这样虽然能够减少设备运行的成本，但是却大大降低了电网运行的可靠度，也极大程度上加大了故障和事故的发生频率。那些落后的高压开关柜，其内部的导体材料纯度偏低，导体材料的导电性能不够，所以在使用的过程中，高压开关柜内部的温度会逐渐升高。

（四）运行操作人员专业技术不够

在操作刀闸和断路器时，导电的触头就会进入到母线室，然后小车就会出现在工作的位置，形成开关闭合，绿色指示灯亮起。在这样的情况下，工作人员需要轻轻地摇晃小车，让小车完全合上，同时还要确保动触头和静触头能完全接触，从而有效降低接触面的电阻值，降低发热故障。

（五）电力负荷的突然变化

影响高压开关柜内部温度最主要的因素就是电力负荷。如果电力负荷处于一个正常的发热状态，那么一般情况下，高压开关柜设备的温度上限不会大于75℃。如果线路出现了短路或者是其他故障时电路中的电力突然升高，那么电力负荷也会有所增加，高负荷的冲击会使得高压开关柜的薄弱部位运行加速，从而使温度升高。温度过高，就会导致连接点的材料出现氧化和变形等等状况。如果不能及时解决这个问题，那么高负荷就会持续对高压电力柜造成冲击，加强对设备的损害程度，长久下去接头温度过高，就会出现熔断[2]。

二、高压开关柜发热故障的解决措施

（一）监视柜内接头的温度

这种方法主要包括了一下几种工作：一是在接头处贴上测试温度的蜡片；二是用手来感知柜门和柜内的温度；三是用异常气味来判断发热故障；四是用异常的声响来发现发热故障；五是安装在线温度传感器。第1种，通常是用来测量室外接头的温度，所以用在柜内有一定的局限性。通过柜门的观察窗是不容易看到接头的，一般只有在停电检修时，才会检查接头的发热情况，不能很好地预防事故。第2种方法能够大致判断有没有出现温度异常的情况，但是这种方法随意性和偶然性太高，人体之间的差异，所以在感官上也会有所不同。如果接头过热就会产生异常气味或者是声音，特别是连接点发热是很容易出现异常气味的，也可以由此来判断。较为成熟可靠的是基于CT耦合取电原理的无线测温技术，在线工作的传感器直接等电位安装在被测点上，如断路器上下触头、电缆头和母线压接处等。一般地，传感器通过ZigBee或者Lora无线通信方式将温度数据发送给数据采集器，采集器采用有线RS-485或者以太网与计算机或者显示终端通信。

（二）监视柜内空气温度

这种方法主要就是需要在设备顶部的排气孔上安装一个温度传感器，如果传感器发出声响，则说明柜内空气温度达到了规定值，具体规定值需要经过试验来规定。将传感器的温度信号进行模数转换，然后在输入到计算机内，还要将开关的负荷数据输入到计算机内，然后分析温度和负荷的关系，从而得出规定值。报警信号发出后，到达控制室，相关人员就会用计算机对柜内的实时温度进行查询[3]。

（三）应用铜管型母线

对10千伏的高压开关柜来说，用的较多的就是矩形铜母线，但是这种目前在开关柜中的尺寸不能有过多的限制，但是因为电流过大的原因，通常要用多种铜排，所以对铜的消耗量是比较大的。铜管型母线的优点在于：一是本身的局部放电、集肤效应、电场均匀度、散热能力等等都是矩形铜管线不能比的。二是能够减少铜的使用量，降低成本。三是安装和使用也更加方便。四是在矩形母线系统中，使用钢管母线，或提高绝缘成本。

三、结束语

高压开关柜在电网中的作用是非常重的，电力设备本身的多样性，如果利用仪器进行温度测量，那么就需要对断路器、开关接头等外部连接点进行检测，以及一些表面现象不明显的部位也要测量。同时还需要仔细的了解电力设备的内部结构工作原理。高压开关柜在运行的过程中，很容易出现发热故障，但是引起这种故障的因素有很多，无论是人为因素还是设备本身的因素，又要技术发现并解决，保证电网的正常运行。