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35kV开关柜常见故障及预控措施

 发布时间:2020-11-09 点击量:106
       高压开关柜是变配电系统中非常重要的电能调控与分配调度的核心电气设备,其运行安全可靠性直接影响到整个变配电系统能否具有较高的运行安全可靠性和节能经济性。随着电力用户对供电电能质量水平、供电可靠性、安全性要求的进一步提高,尤其在占地面积日趋紧凑的建设背景下,10(6)KV、35kV等中高压开关柜在变配电系统中发挥非常良好的作用。实际电能供电过程中,无论采用何种导电材料进行电能资源的传输,其均存在材料值阻,即在供电电流和电压相互作用环境下,就会产生相应的热损耗,一旦开关柜内触头、联接部位等处,由于各种原因造成其接触电阻值增大,则会导致主回路电阻值增大,相应运行中的发热量将会在这些部位积聚,正常散热量无法有效排除,进而使这些部位的温度不断升高,当温升超过开关柜触头、接头等材料的大允许温度值时,就会引起发热故障,轻者引起开关柜动作性能降低,重者将会引起设备严重烧损事故。运行中的高压开关柜由于生产制造、原材料、检修维护等原因会引起开关设备发生温升故障,如不及时发现并采取相应措施进行有效处理就会引发较为严重的安全生产事故。
 
1、35kV高压开关柜温升故障原因分析
 
电力系统中的导线和接头等处都存在着大小不同的电阻,而高压开关柜中通过的电流较大,由焦耳定律可知,电路接通后导线和接头会发热,当发热量超过材料本身的承受能力时开关柜就会由于温度过高而发生故障。总的来看,造成高压开关柜温升故障的原因主要有以下几个方面。
 
1.1开关柜的生产工艺不完善。
 
对于35kV高压开关柜而言,其内部回路的电阻主要由两部分组成,即导线电阻和动静触头接触时产生的电阻,而后者远远大于前者,可以将开关柜中的总电阻值近似等于动静触头间的电阻值大小。如果开关柜的生产工艺落后,就会使动静触头相接处的光滑度和平坦度不够,当动静触头相接触后就不会形成平面接触,而是一些点之间的接触,电路通电以后,如果电流值过大,就会使相接处由于热效应而收缩,接触面积变小,电阻值变大,进而产生温升故障。
 
1.2开关柜的安装过程存在问题。
 
开关柜属于比较精密的电力设备,对它的安装要求比较高。如果采用的安装工艺存在问题,会在很大程度上提高温升故障发生的可能性。如有些重要零部件的安装就位不精确,就会使动静触头接触不紧密,产生“虚接”现象,这样就导致动静触头处的电阻值大于正常接触时的电阻值,当通入电流时就会发生温升故障。
 
1.3操作人员的技术水平较低。
 
开关柜作为变电和配电的重要设备之一,对操作人员的技术水平要求较高,要求操作人员熟悉设备的操作规程并且具有高度的责任心。如果操作人员的安全意识淡薄、操作不熟练,就极有可能在运行和维护过程中发生误操作现象,使动静触头的接触电阻增大而产生温升事故。
 
1.4环境因素的影响。
 
大量的35kV高压开关柜所处的环境条件比较差,这也是引发温升故障的一个不可忽略的因素。在恶劣的环境条件下,如果灰尘量比较大、维护条件跟不上,就会使开关柜中布满灰尘,灰尘积聚过多会对导电过程产生不利影响,尤其是在动静触头接触部位,随着触头处灰尘量的增多,动静触头的电阻也逐渐增大,很容易发生温升故障。
 
1.5开关柜技术更新速度慢。
 
尽管这几年通过政府投资对我国的输电线路进行了大规模的改造,淘汰了大量老化的线路,也更换了大量输电设备,但由于改造过程中没有对整个改造工程进行科学的整体规划,导致自动化设备的更新速度较慢,许多开关柜存在着超期服役、重要零部件老化的现象。有的地方没有配置备用开关柜,使超期服役的开关柜继续使用,这都大大增大了温升事故发生的概率。比如某变电站开关柜使用过程中出现温升过快问题,实际检测数据表明,35kV侧的ZN85-40.5型断路器其接触电阻远超过规范要求的100μΩ,而该型断路器的某些相主回路电阻高达198μΩ,其超标率达98%,温升效应大大超过相应国标中触头大运行温度75℃,高达90℃。后来经详细测试得知,断路器触头表面存在生产质量水平问题,运行时断路器动触头灼烧,使触头表面发黑,导致主回路电阻超标。
 
2、减少35kV开关柜温升故障发生的措施
 
通过前面的分析可知,开关柜中动静触头处的电阻值变大是引发35kV开关柜温升故障的源头,动静触头处的发热在开关柜运行过程中不可避免,但可以采取必要的措施来将这方面的影响降到低程度。根据笔者多年的工作经验,认为应该从以下几个方面努力。
 
2.1重视开关柜的日常检查和维修工作。
 
对于温升故障应该坚持预防为主的原则,尽量避免事故的发生,当事故不可避免时应及时维修。管理部门必须重视开关柜的日常检查工作,需要重点检查动静触头的接触情况,观察接触部位的零部件有没有发生变色、变形现象,接触是否良好等,当发现动静触头的导电性能不好时,可以采用涂导电膏的方式降低动静触头处的接触电阻,降低温升效应。检修时还要利用先进的温度检测手段对开关柜重要部位的温度进行测试,根据测试结果决定是否需要对开关柜进行维修,当发现温度变化异常时应及时采用必要的应对措施,避免更大事故的发生。
 
2.2完善开关柜管理的规章制度和相关技术规范。
 
完善的管理制度有利于保障开关柜的长期安全运行,降低温升故障发生的可能性,因此管理部门必须制定出完善的管理和运营制度及相关的技术规范。在制度中应规定可进行开关柜操作的人员资质和技能要求、相应负责人的具体职责、检测和维修人员进行开关柜维修时的注意事项等。同时还应对相关人员因没有按照管理制度和技术规范进行操作而造成事故后的处理措施,保证开关柜的检查和维修工作严格按制度进行。
 
2.3加快开关柜的技术更新。
 
当前科学技术的发展速度越来越快,重要设备的更新速度也有逐渐加快的趋势,管理部门必须意识到设备及时更新的重要性。具体到35kV开关柜来说,随着自动控制技术、检测技术和材料科学的发展,开关柜产品更新的速度也大大加快。比如,随着检测技术的发展,可以实现对温度的不间断自动检测;随着新材料技术的发展,各种电阻率低的新型材料在开关柜的生产中得到广泛应用等。管理部门应重视开关柜的更新换代工作,抛弃陈旧的观念,虽然新型开关柜的一次投资较大,但却能保证变电和配电系统的长期安全运行。
 
2.4重视开关柜温度的在线监测和应急工作。
 
开关柜的温升既然是引起电力系统故障的主要原因之一,在实际的工作中必须重视对开关柜温升的检测工作。自动控制技术、计算机技术和现代电工电子技术的发展为全面实现开关柜的在线温升检测提供了可能,应给开关柜配备在线检测系统,并将检测结果实时记录并存储在计算机内。在温度出现异常的情况下迅速启动相应的应急预案,及时派维修人员赶赴现场,解决问题。
 
3、结论
 
高压开关柜具有防护性能好、“五防”闭锁功能安全可靠、维护检修方便、运行操作简单等优点,在10(6)KV、35kV等中高压变配电系统中得到广泛推广应用,在开断重要负荷和频繁操作的场所中发挥非常重要的作用。但在实际运行中,由于许多因素会造成开关柜主回路电阻偏高,引起断路器触头和母线温升效应增加,给变配电系统带来一系列安全问题。因此,在实际运行过程中,应采取有效技术措施和检修维护制度及时发现开关柜内存在的温升安全隐患,避免和减少开关柜发热故障的逐步扩大和恶化,有效提高变配电系统的供电安全性、可靠性和节能经济性。

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