NGC3型低压开关柜发热分析以及处理

杜 娜，喻 龙，吴 鑫

（武钢有限能源环保部，湖北武汉 430081）

引言

低压开关柜是联络用户和输电网络的直接纽带，是电能输送和分配调度的直接载体，其内部安全稳定的电磁交互环境是电能转换的直接保障，其运行的可靠性直接影响到电能供电的质量水平。

武钢某电站汽机主厂房配电室380 V 低压配电柜是全站低压设备控制中心，计算负荷为Sj=1 700 kVA，Ij=2 500 A，为燃机、汽机、锅炉、煤压机MCC 提供动力，低压设备采用NGC3 型正泰低压抽屉式开关柜。

1 存在问题

NGC3 是一种模块化、多功能的低压配电柜，采用的柜体结构具有高度的灵活性，型材结构及连接方式对各种元器件具有兼容性。该型抽屉式全封闭低压开关柜具备操作简单的特点。但是随着电站投运9 年，开关柜抽屉频繁操作检修造成各部件接触松动等问题。

（1）容量超过75 kW、额定电流超150 A 电机的低压抽屉柜，进出引线插件发热严重，导致烧坏引线、短路故障时有发生，每年处理引线发热等各种故障20多次。

（2）NGC3 开关柜抽屉为封闭式，运行人员巡检时无法直接对开关柜内部电气元件进行观察监测，若柜内发热隐患不能及时发现，长期运行会造成元件烧毁。

（3）由于本站水环真空泵、凝结水泵等电机容量为75 kW 以上，该馈电回路与电动机控制回路混装在400 mm 的模块内，不利于散热导致发热严重；同时各元件布置紧凑造成空间狭窄，不利于检修。

2 原因分析

对NGC3 控制超过75 kW 大容量电机的低压抽屉柜反复出现引线烧毁及引发短路的问题进行分析，结果如下。

（1）设计不规范

不规范的配电系统设计是NGC3 开关柜发热的重要因素之一。当初由于投资成本的限制，设计人员没有对大容量（≥75 kW）电机的控制进行充分地分析及连续运行的考虑，导致低压抽屉开关柜的布局及柜内各电气元件设计选型为标准低限，只能满足一时需求，不能满足长期满负荷工况运行的要求，使得各电气元件实际运行容量与额定容量不匹配。同时大电流对开关设备冲击，在热力和动力双重外力作用下，开关设备容易出现扭曲变形和接触不良，造成开关柜各元件发热温升现象严重。

（2）运行操作及检修不规范

电动机和各种电气设备检修及停送电操作，都涉及到NGC3 型抽屉开关柜。运行人员如操作不规范，强行推入抽屉，使开关柜一次、二次插件接触面不能有效插入，导致接触电阻增大，造成接触部件发热。同时大量的热量促使插件接触面氧化速度加快，导致插件接触面的电气性能严重下降，发生发热的故障。另外检修人员技术水平不高，对NGC3 低压柜的整体检修过程没有进行严格的回检工作，造成开关柜元件没有牢固接触，在大电流负荷下，就会产生大量的热量。

（3）NGC3抽屉柜绝缘性能老化

在处理故障的过程中发现，固定金属插件的塑料元件，由于年久出现严重老化、脆化等情况，导致插件接触面不能有效固定。同时插件的弹簧弹性也下降，造成插件接触松动，使整个开关系统的电气性能水平急剧下降，这些都容易造成开关柜发生单向或两相间放电短路故障。

3 处理措施

3.1 增设多路式无线测温系统

针对因NGC3 型配电柜运行时无法直接观察到柜内开关设备的动、静触头的动作性能，无法观察触头接触面有无变色，对柜内设备温度无法测量的问题，将传统的NGC3 型开关柜增设了AT-Ⅱ-D 多路式无线测温系统。为此将1#、2#汽机共6 台凝结水泵、4台循环真空泵；1#、2#燃机共4台闭式循环水泵；1#、2#煤压机共4 台交流润滑油泵等18 台重要负载电机增设AT-Ⅱ-D多路式无线测温系统如图1所示。

图1 无线测温监控图表

将温度传感器安装于开关柜内电源进线电缆和电动机出线电缆上，测量插件的接触点的发热温度，以无线的方式将温度值发射至主控室无线温度显示仪上，显示仪进一步将数据通过网线上传至计算机，接入自动化管理系统，实现温度的远程、在线监测和预警，解决无法直接测温的难题。

运行人员在计算机上可以利用配套软件生成图表查询实时数据、历史数据、曲线趋势分析如表1所列。远程设置了无线温度传感器温度高温报警阈值。若检测到进出引线温度高于73℃，计算机监控画面出现红色报警及音响报警，运行人员将到现场进行处理。

表1 2021年6月10日某电站实时温度数据表

3.2 加大预防性维护

日常运行维护是提高开关柜安全经济运行的有效保障措施，加大预防性维护量，逢停必检，检查开关柜内各种安全隐患。实时查看开关设备的动、静触头的动作性，观察触头接触面有无变色现象，查看触头及接触面处绝缘材料性能。

3.3 加强规范操作、检修及人工智能测温系统的学习应用

执行操作票制度是防止错误操作的主要措施之一。运行人员进行电气操作时必须严格按照操作票进行标准化操作，停送电时一人操作，一人监护，再三确认设备状况。检修人员检修设备时按照设备检修规范进行检修，做到逐一拆分回装，不漏掉任何零部件。

运行人员应加强微机智能测温系统软件的学习，熟练掌握温度曲线查看、追踪、报警信息处理和数据库灵活应用，增强对控制系统自动化程度不断提高的适应性。

4 效果分析

通过加大电气设备预防性维护力度，及时掌握开关元件的性能，及时更换内部性能不好的元器件，使电气元件始终属于优良状况，避免了因年久元件老化影响设备安全使用。

通过微机智能引入低压开关柜增设无线温度监测系统，较好地收集了更准确的温度数据，效果明显。运行中多次出现发热情况，运行人员及时倒泵进行了处理，避免了短路等恶性事故发生。

通过强化规范操作和检修，提高检修质量，保证开关柜抽屉机械部分始终处于完好状态。