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高壓開關柜實際溫升超標原因分析

文章出處:admin 人氣:發表時間:2018-01-24 10:57

深圳成套高低壓開關柜生產廠家

高壓開關柜實際溫升超標原因分析

隨著科學技術的發展,高壓開關柜不斷提升,進一步推動10kV、35kV系統開關柜的廣泛使用,由于開關柜的密閉性,在負荷較重的地區,普遍存在開關柜的溫升超標的現象。為了確保高壓開關柜正常工作,本文通過分析高壓開關柜實際溫升超標的原因,同時提出相應的政策建議。
 
高壓開關柜測溫對國產JYN 、KYN 手車開關柜的實際溫升都比較高,運行中開關柜的溫升水平均超過型式試驗測得數據,這是正常現象。但開關柜真正發熱,為了進一步尋找確定溫升超標的原因,通常情況下,需要從試驗條件、金屬膨脹效應、緊固螺栓壓力等方面進行考慮。
 
隨著科學技術的不斷發展,使得電網設備技術得到提升,在電網中使得10kV 、35kV 系統開關柜得到廣泛使用。在使用開關柜的過程中,普遍存在開關柜內部過熱現象,并且由于開關柜的密閉性,在負荷較重的地區,引發開關柜的溫升超標問題。
 
目前,對電力系統內部使用的開關柜,都要嚴格遵守設備采購程序及技術政策,確保入網的開關柜都通過型式試驗,尤其對溫升的要求比較嚴格。運行中,負荷通常都不會達到開關柜的設計滿容量,開關柜的溫升問題應該不會很突出,但是實際情況并不盡然。
 
根據相關理論進行分析可知,在實際運行過程中,通常情況下,負荷不會達到開關柜的設計滿容量,更不會引發開關柜的溫升問題。但是,實際情況并非如此。根據實際運行經驗可知,隨著負荷的不斷增加,使得開關柜的溫升迅速增加。當負荷超過開關額定電流的75%時,在這種情況下,溫升尤為明顯,此時早已不符合標準要求。當負荷比較低時,溫升現象不明顯。
 
在實際運行中,與試驗室測出的溫升數據相比,開關柜實際溫升水平普遍比較高,并且多數情況下,當溫升超標時,開關柜甚至遠沒有達到設計滿容量。
 
㈠ 開關柜實際溫升數據分析
1.1國產JYN手車柜
表1為某變電站2臺同型號、同參數的10 kV主變開關柜的實測溫升與負荷關系的統計。開關柜為福建某開關廠生產,JYN1-10型。測試溫度為開關柜箱體的外表溫度。
數據顯示,隨著負荷的增加,開關柜的溫升迅速加快。當負荷接近1 900 A(約為開關柜額定電流2 500 A的76%),溫升尤為明顯,最大達47℃,已經不符合標準要求(標準為滿負荷條件下30℃),而負荷較低時(1 200 A以下),溫升則不明顯。
 
1.2國產KYN手車柜
表2為某變電站10 kV主變開關柜的實測溫升與負荷關系的統計,開關柜為揚州某開關廠生產,KYN28-10型,配用VD4斷路器。測溫前打開部分頂蓋,對開關柜箱體外表溫度及主母排溫度同時進行測試。
數據表明,母排最高溫度已經達到100℃,溫升88℃,明顯超標(母排溫升標準為65℃)。由于該站溫升問題比較突出,制造廠針對這一情況對該變電站10 kV開關柜1,2號母線橋采用新型鋼重新制作,主母線銅排規格更換為2×TMY120×10(原規格為2×TMY100×10),并進一步改進了通風系統。2號主變開關柜經改造后,其實測溫度如表3所示。
改造后溫升情況略有好轉,但是與該開關柜型式試驗提供的溫升數據偏差仍然較大。
 
1.3合資廠的手車柜
某合資廠開關柜,為上海某開關有限公司生產,型號為8BK20,測試位置為開關柜箱體外表及內部母線母排。
此處,開關柜溫升暫時沒有超標,但是應該注意,此時負荷并沒有達到額定容量的70%,但是溫升已經接近上限。由此可見,合資廠產品雖然溫升情況優于國產設備,但同樣也存在溫升超標情況。
數據證明,運行中的開關柜實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升數據。而且,多數情況下溫升超標時開關柜甚至遠沒有達到設計滿容量。
 
㈡ 開關柜實際溫升超標原因分析
開關柜內部實際溫升情況,尤其是母排連接等部位,通常總是比型式試驗測出的數據高。主要有以下幾點原因:
 
⑴ 型式試驗測得數據通常是在試驗室完成的,持續時間不長,通常不超過8 h,不具備溫升累積效應,不能等同于長期運行并持續發熱的設備。
 
⑵ 不同金屬的膨脹效應不同。鋼制螺栓的金屬膨脹系數要比銅質、鋁質母線小得多,尤其是螺栓型設備接頭,在運行中隨著負荷電流及溫度的變化,其鋁或銅與鐵的膨脹和收縮程度將有差異而產生蠕變,也就是金屬在應力的作用下緩慢的塑性變形,蠕變的過程還與接頭處的溫度有很大的關系。實踐證明,當接頭處的運行工作溫度超過80℃時,接頭金屬將因過熱而膨脹,使接觸表面位置錯開,形成微小空隙而氧化。當負荷電流減小溫度降低回到原來接觸位置時,由于接觸面氧化膜的覆蓋,不可能是原安裝時金屬間的直接接觸。每次溫度變化的循環所增加的接觸電阻,將會使下一次循環的熱量增加,所增加的溫度又使接頭的工作狀況進一步變壞,因而形成惡性循環。
 
⑶ 連接部位緊固螺栓壓力不當。部分安裝或檢修人員在導體連接上認為連接螺栓擰得愈緊愈好,其實不然。特別是鋁質母線,彈性系數小,當螺母的壓力達到某個臨界壓力值時,若材料的強度差,再繼續增加不當的壓力,將會造成接觸面部分變形隆起,反而使接觸面積減少,接觸電阻增大,從而影響導體接觸效果。
⑷ 選用的導體材料電導率不滿足要求,多數屬于導體原材料純度不夠。
⑸ 現場的其它因素,比如可能存在安裝檢修工藝不當,如母線在加工、連接、安裝過程中,對母線接觸表面處理不到位、不平整、不光滑、沒有涂專用電力脂等,導致有效接觸面積減少接觸電阻增大而發熱。
 
㈢ 結束語
開關柜型式試驗中的溫升數據,并不能正確反映運行中的開關柜實際溫升水平,特別是長期運行負荷比較重的開關柜,由于長時間溫升的累積效應,運行中的開關柜實際溫升水平通常都要超過試驗室測出的溫升數據。部分制造廠對開關柜實際運行中的溫升水平并沒有深入地研究,比如大多數廠家給額定3 150 A的開關柜按照2 500 A的標準啟動風扇,在開關柜經歷長時間的高負荷運行后,再采取這個標準是不合理的,通常是風扇沒有啟動,溫升早已超標了。
所以,選用開關柜設備的時候,不能盲目相信制造廠的試驗室數據,在日常運行維護管理中,也不能盲目套用試驗室的數據標準。實踐經驗,往往也是非常重要的。只有重視實踐,并不斷針對實際情況,分析解決問題,才能真正把對設備的安全運行管理工作做到實處。

此文關鍵字:開關柜

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