高压开关柜温升超标原因分析及解决策略研究.pdf

电工材料 2023 No.4周丽丽：高压开关柜温升超标原因分析及解决策略研究高压开关柜温升超标原因分析及解决策略研究周丽丽（厦门先科电气技术开发有限公司，福建厦门 361012）摘要：针对高压开关柜温升超标的具体原因进行分析。通过建立健全预防性测试标准、加强日常运行维护工作、多元措施加强在线监测，有效防止高压开关柜温升超标故障，保障高压开关柜稳定、安全地运行。关键词：高压开关柜；温升超标；原因；解决策略中图分类号：TM591 DOI：10.16786/ki.1671-8887.eem.2023.04.009Analysis of the Causes of Excessive Temperature Rise in High Voltage Switchgear and Research on the Solution StrategiesZHOU Lili(Xiamen Xianke Electrical Technology Development Co.,Ltd.,Xiamen 361012,China)Abstract:The specific reasons for the excessive temperature rise of high-voltage switchgear are analyzed.By establishing and improving preventive testing standards,strengthening daily operation and maintenance work,and taking multiple measures to strengthen online monitoring,the faults of excessive temperature rise of high-voltage switchgear are effectively prevented,ensuring the stable and safe operation of high-voltage switchgear.Key words:high voltage switchgear;excessive temperature rise;reason;solution strategy0引言温升是评价高压开关柜的重要指标之一，温升达标与否，直接关系到高压开关柜的稳定性、安全性。众所周知，由于高压开关柜内部的设计极为紧凑，同时内部空间的防护等级非常高，散热问题历来是高压开关柜面临的难题之一1。在长时间运行的状态下，倘若无法有效解决温升问题，会引发高压开关柜发生绝缘件老化、内部变形等，导致整个电力系统故障。基于此，本研究针对高压开关柜结构进行了系统的概述，深入分析了高压开关柜温升超标故障的原因，并提出几点解决策略。1高压开关柜概述高压开关柜是以断路器为主的电气设备，开关柜厂家根据电气主接线图的要求设计，将相关的高低压元器件安装在金属壳体内，发挥电能接收、分配的功能。以 KYN28A-12型开关柜为例，主要是由固定的壳体和移动式手车组成，分为4个隔室：断路器手车室、母线室、电缆室、仪表室，柜体外壳的防护等级需要满足IP4X标准，同时内部各个隔室则需要满足IP2X标准2。2高压开关柜温升超标原因分析综合参考高压开关柜实际使用情况，实际使用过程中发生温升超标的主要原因如下：高压开关柜实际使用的导体材料不达标，未能满足电导率相关的要求，导体原材料在纯度方面有所欠缺。高压开关柜试验主要是选择在实验室内部进行，且大部分试验的时间相对较短，与高压开关柜实际使用环境、时间方面存在较大的差异。高压开关柜现场面临的各种不确定性因素，比如实际安装工艺、检修操作存在不够规范，母线安装、连接、加工过程作者简介：周丽丽（1985-），女（汉族），福建三明人，工程师，主要从事高压开关柜温升超标原因分析。收稿日期：2022-08-2534电工材料 2023 No.4周丽丽：高压开关柜温升超标原因分析及解决策略研究中，未能针对接触表面进行规范化的处理（如存在不光滑、不平整、不到位等），导致接触面积远远不足，电阻明显增大，最终引发温升超标的问题。高压开关柜内部连接方位的紧固螺栓压力不当。诸多工作人员片面觉得导体连接螺栓越紧越好，尤其是高压开关柜使用的铝制母线，由于弹性系数较低，压力超过临界值，同时材料强度有所欠缺，则会发生隆起问题，引发接触面积减小、电阻增大问题3。高压开关柜内部各种金属材料存在不同的膨胀效应，铜质、铝质母线膨胀系数往往高于钢质螺栓。在长时间运行进程中，负荷、温度等方面发生变化，都会引发各种材料出现收缩、膨胀，导致塑性变形问题。此外，塑性变形本身与接头位置温度的关联密切，如果接头位置温度高于80，则会引发膨胀问题，导致接触面错开，因为小空隙导致氧化问题的发生4。高压开关柜所产生的上述变化会随着使用时间的增加而不断堆积，电阻也会在这个过程中堆积，引发热量持续增长。3高压开关柜温升超标解决策略3.1建立健全预防性测试标准高压开关柜是否能够适应长时间、高强度的运行要求，必然需要前期落实预防性测试工作。对于当前预防性测试工作存在的不足，需要通过以下两个方面的措施建立健全预防性测试标准：一方面，针对高压开关柜传统的预防性测试流程进行分析，判断历史信息数据、试验检测环境，如测试时间不足、测试环境模拟问题等，都需要进行针对性地优化调整；另一方面，引入新兴技术提高预防性测试技术含量，如通过软件建立高压开关柜三维模型，获取高压开关柜实际运行过程中各个部件的发热数据，然后将这些数据应用于预防性测试，使预防性测试能够更为接近实际使用状态5。在建立健全预防性测试标准的同时，还需要将预防性测试的数据应用于高压开关柜设计工作，为设计环节提供多元化的数据支持，通过设计进一步优化高压开关柜散热性能。3.2加强日常运行维护工作日常运行维护工作是有效保障高压开关柜稳定运行的重要基础。通过加强日常运行维护，保障第一时间发现、排除高压开关柜温升超标隐患。这就需要建立健全日常运行维护工作的细节，保障运行维护工作能够严格按照规章制度开展：首先，针对运行过程中的开关柜动静触头进行细致的检查，检查是否存在松动问题；针对高压开关柜外观进行全面的检查，观察是否存在变色的情况；针对各个接触部件、触点位置进行检查，保障其表面的光滑状态6。当上述维护任务完成后，需要在各个触点上面涂抹导电膏，保障高压开关柜及内部各个部件的正常运行。其次，定期检测高压开关柜状态，针对各个接触点进行测量，检查内部各个设备的运行情况，在及时针对故障设备进行维修、更换的同时，也需要按照要求更换老旧设备。最后，建立健全监督管理体系，针对高压开关柜运行维护的整个流程进行规范，同时划分相应的责任，将责任落实到具体的岗位，明确要求各个工作人员均能够严格按照规章制度进行操作7。此外，高压开关柜内部散热是关键所在，在检修过程中必须要检查风扇的状态，按照要求进行清灰维护、更换等操作。3.3多元措施加强在线监测为有效避免高压开关柜温升超标引发电力系统故障，还需要加强高压开关柜在线监测工作，通过多元化的措施全面了解高压开关柜实际温度情况，以便第一时间发现温度异常问题。需要注意的是，对于高压开关柜所进行的在线监测并非只是单独安装温度监控设备，而是需要针对内部各个铜排、触点、连接等进行全面的监测，能够实时分析各个关键位置的温度情况、运行情况，同时结合大数据技术、人工智能技术进行动态监测，如果存在异常问题，系统能够自动预警，智能化启动应急预案8。结合当前信息技术、科学技术发展动态，可以设计基于多种材料结合的温升监管传感器。具体来说，感温材料是针对高压开关柜进行动态监测的重要基础，各种感温材料在温度敏感性方面存在较大的差异性。通过综合利用多种材料结合的温升监管传感器，能够有效提升传感器的温度敏感性、测温可靠性。在此基础上，通过有线网络、无线网络连接服务器，服务器能够实时收集各个传感器的数据，大数据技术则能够针对这些数据进行动态地分析，一旦存在异常情况，就能够利用人工智能技术进行动态化的管理。4结语综上所述，高压开关柜在实际使用过程中容易发生温升超标故障，导致高压开关柜面临安全隐（下转第39页）35电工材料 2023 No.4王德银等：配电网避雷器运行故障原因分析及建议的装配工艺以及氧化锌芯体的支撑结构都影响避雷器整体性能。因此常常会出现单个比例单元能够通过试验而组装成避雷器后无法达到技术参数的要求。由于普遍存在的对避雷整体性能检验的重视度低，而比例单元的试验无法代表整支避雷器的性能，导致大量经检验合格的产品在实际运行过程中却频繁因雷击问题发生故障。6结论（1）避雷器质量因素中密封性能是导致避雷器运行过程中受潮的主要原因，且受潮避雷器往往在运行初期就发生故障。（2）无间隙氧化锌避雷器长期耐受正常工作电压以及系统操作过电压，加速了避雷器的劣化。提高避雷器额定电压能够相应降低因系统过电压造成的避雷器故障；保证足够大的阀片尺寸是保证避雷器雷电冲击放电能力的基础，电阻片的界面处理和包裹方式也是影响整支避雷器故障率的重要因素。（3）从检测方法上，应加强避雷器密封测试，减少避雷器在运行中受潮故障；从避雷器型号选取上，对避雷器额定电压和阀片冲击耐受上进行要求，减少因避雷器型号不当造成老化故障事故；从避雷器整体性能上加强重视，提升对避雷器整体性能的检测手段，提高对避雷器整体耐受雷击性能的考核。参考文献：1 许志荣,唐军,陈德智,等.10kV配电用避雷器常见故障类型分析J.电瓷避雷器,2012(3):62-66.2 赵丽,李涵.金属氧化物避雷器雷击失效概率分析J.电瓷避雷器,2016(5):126-129.3 盛财旺,张小青.压敏电阻在雷电过电压作用下的可靠性J.高电压技术,2013(2):437-442.4 汤霖,赵冬一,李凡,等.国际上关于ZnO电阻片冲击能量耐受能力的研究进展J.电瓷避雷器,2014(6):121-132.5 陈璞阳,李祥超,周中山,等.大电流冲击后ZnO压敏电阻交流老化特性的分析J.电瓷避雷器,2014(4):43-48.6 巢亚锋,王峰,李豫湘,等.架空输电线路避雷器保护失效原因分析及建议J.电瓷避雷器,2022(3):81-88.7 彭发东,彭向阳,熊易,等.广东电网10kV配网避雷器运行状态分析与评估J.高压电器,2011,47(12):56-61.8 史志强,邓维,罗日成,等.氧化锌避雷器受潮与电气参数的关系J.高压电器,2019,55(4):233-238,244.9 田泽群,孙泉,桑建平,等.我国10kV配电类避雷器关键性能分析J.电瓷避雷器,2021(3):45-50.10 张欣,行鸿彦,杨天琦,等.工频过电压耐受下氧化锌压敏电阻冲击老化性能研究J.电测与仪表,2014,51(14):32-37.11 林楚标,廖永力,李锐海,等.110kV整只氧化锌避雷器雷电冲击老化特性研究J.南方电网技术,2015,9(7):40-45.图1整支避雷器残压试验波形患。这就需要针对高压开关柜温升超标的具体原因进行分析，同时围绕这些原因制定针对性的应对方案，通过建立健全预防性测试标准、加强日常运行维护工作、多元措施加强在线监测，有效防止高压开关柜温升超标故障，保障高压开关柜稳定、安全地运行。参考文献：1 姚曙,符昌龙,宋金德.新型高压开关柜温度控制器监测系统设计J.中国住宅设施,2021(9):69-70.2 邓永新,邓人杰.煤化工生产装置中高压开关柜的常见故障及处理措施J.氮肥与合成气,2021,49(4):40-41.3 顾朝敏,李晓峰,董驰,等.基于Lora的开关柜关键部位温度监测系统研究J.中国测试,2021,47(3):122-125,162.4 张志锋,缪希仁,江灏.基于面阵测温的高压开关柜温度状态监测系统研究J.电器与能效管理技术,2021(3):51-56,75.5 王帅.10kV高压开关柜无线测温设备在电气设备维护中的应用及优势分析J.现代制造技术与装备,2021,57(3):108-109.6 夏樾.变电站高压开关柜温度监测系统的设计与实现J.电子测试,2020(23):31-32,45.7 朱溥楠,李腾飞.特高频定位技术在高压开关柜故障诊断中的应用J.电网与清洁能源,2020,36(9):43-49,62.8 陈模盛,李敬兆.基于LPWAN多源信息融合的高压开关柜智能监测与故障诊断系统J.智慧电力,2020,48(8):98-103,122.（上接第35页）39