摘要：通過(guò)對封閉式高壓柜的運行現狀與接頭發(fā)熱事故的分析，指出了造成此類(lèi)事故的主要原因，并對預防此類(lèi)事故的方法進(jìn)行了初步的研究、分析，最后指出了可行、實(shí)用的高壓柜內接頭溫度實(shí)時(shí)監視方法。該方法在電網(wǎng)中的推廣應用具有一定的意義。

　　關(guān)鍵詞：封閉式高壓柜 接頭發(fā)熱 事故分析 實(shí)時(shí)監測

　　運行中的電力設備經(jīng)常發(fā)生接頭發(fā)熱現象，如不及時(shí)發(fā)現并處理就會(huì )導致嚴重的生產(chǎn)事故。近幾年電力生產(chǎn)中廣泛運用各種先進(jìn)的溫度測試設備，如：紅外熱成像儀、紅外線(xiàn)點(diǎn)溫儀等，取得了很好的效果，電力設備接頭的溫度得到了有效監視，接頭發(fā)熱事故大大減少。封閉式高壓柜在運行中不能打開(kāi)，因此無(wú)法測量運行中柜內接頭的實(shí)際溫度。密封式開(kāi)關(guān)柜內接頭發(fā)熱事故在近幾年有增長(cháng)的趨勢，已經(jīng)成為嚴重影響安全生產(chǎn)的難題。結合生產(chǎn)實(shí)踐，我們發(fā)現接頭發(fā)熱事故主要發(fā)生在負荷較重的10kV小車(chē)式封閉開(kāi)關(guān)柜內，下面以10kV小車(chē)式封閉開(kāi)關(guān)柜為對象對此類(lèi)事故進(jìn)行分析。��

　　1、10 kV封閉式開(kāi)關(guān)柜概況��

　　1.1 10 kV封閉式開(kāi)關(guān)柜的應用概況��

　　封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜以其安全可靠、結構緊湊、占地省、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在開(kāi)閉站、小區配電室、變電站內廣泛使用。在北京供電局變電管理處所屬的變電站內目前登記在冊的10kV密封式高壓開(kāi)關(guān)柜共有2311臺，分布在北京地區51座變電站內。其中運行時(shí)間最長(cháng)的是右安門(mén)變電站的固定式開(kāi)關(guān)柜，1955年出廠(chǎng)，由華通開(kāi)關(guān)廠(chǎng)生產(chǎn)；最新投產(chǎn)的是西大望變電站型號為ZS1的小車(chē)式開(kāi)關(guān)柜，由廈門(mén)ABB開(kāi)關(guān)廠(chǎng)生產(chǎn)。目前使用中的10kV開(kāi)關(guān)柜主要存在設備型號多樣、質(zhì)量參差不齊、備品備件不全、部分設備嚴重老化等問(wèn)題。

　　1.2 封閉式開(kāi)關(guān)柜結構特點(diǎn)��

　　封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜的一次設備分布在3個(gè)相互獨立的隔室內，分別是開(kāi)關(guān)室、母線(xiàn)室、出線(xiàn)室。按有關(guān)的規程要求，除實(shí)現電氣連接、控制、通風(fēng)而必須在隔板上開(kāi)孔外，所有隔室呈封閉狀態(tài)。在開(kāi)關(guān)室內的主開(kāi)關(guān)上一般有6個(gè)主插頭，有18個(gè)流過(guò)負荷電流的連接點(diǎn)；在出線(xiàn)室有連接出線(xiàn)電纜的3個(gè)主接頭與連接旁路刀閘的十幾個(gè)接點(diǎn)。以上所說(shuō)連接點(diǎn)直接流過(guò)負荷電流，當負荷較大時(shí)存在隱患的連接點(diǎn)就會(huì )發(fā)熱。由于發(fā)熱點(diǎn)在密封柜內，運行中的柜門(mén)禁止打開(kāi)，值班人員無(wú)法通過(guò)正常的監視手段發(fā)現發(fā)熱缺陷。發(fā)熱嚴重時(shí)接頭會(huì )變紅甚至熔斷，直接造成生產(chǎn)事故。��

　　1.3 封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜接頭事故統計��

　　封閉式高壓柜內接頭發(fā)熱事故在近幾年屢有發(fā)生。10kV開(kāi)關(guān)直接承擔用戶(hù)負荷，其中不少是重要負荷，如果發(fā)生突然停電事故，不但會(huì )造成不良的社會(huì )影響，而且給供電部門(mén)造成很大的經(jīng)濟損失。

　　2、事故原因分析��

　　事故分析發(fā)現，發(fā)生事故的原因主要有：檢修試驗人員工作失誤，設備安裝連接工藝不當，負荷變化，設備老化變形等。��

　　2.1 檢修試驗人員工作失誤��

　　檢修人員進(jìn)行開(kāi)關(guān)檢修或試驗時(shí)必須拆開(kāi)部分連接點(diǎn)，工作結束時(shí)再恢復原樣。由于工作人員失誤，本來(lái)應該安裝4根緊固螺栓的接頭，只裝了3根甚至只裝了1根。線(xiàn)路負荷較小時(shí)這樣的隱患不會(huì )被立即發(fā)現，當負荷突增時(shí)該接頭就會(huì )過(guò)熱。這樣的情況一般出現在電流互感器的連接點(diǎn)。事故的主要原因是檢修人員的工作態(tài)度與責任心的問(wèn)題，此類(lèi)事故主要發(fā)生在1997年以前，近幾年隨著(zhù)檢修工作責任制的推行，此類(lèi)現象已經(jīng)大大減少。��

　　2.2 設備的安裝、連接工藝不當��

　　設備的安裝工藝不當主要是施工質(zhì)量問(wèn)題，封閉式高壓柜內小車(chē)式開(kāi)關(guān)插嘴的位置與固定的插頭位置如有偏差，開(kāi)關(guān)推入后插頭部分就可能接觸不實(shí)，造成發(fā)熱。這是施工安裝時(shí)的問(wèn)題，需要運行人員在設備驗收時(shí)把好關(guān)。另一個(gè)連接工藝問(wèn)題出在出線(xiàn)電纜與開(kāi)關(guān)引出線(xiàn)的連接處。10kV連接開(kāi)關(guān)的引線(xiàn)一般使用40mm寬鋁排，旁路刀閘一般安裝在鋁排上，出線(xiàn)電纜也在這一位置。10kV電纜較粗，通常只使用1根螺栓來(lái)連接運行與備用2條電纜，連接的受力面較小，電流通過(guò)的有效截面減小，于是造成發(fā)熱。��

　　2.3 負荷突變的影響��

　　電力負荷的變化會(huì )影響設備的溫度，正常的負荷變化引起的溫度升高不會(huì )超過(guò)規定的75℃。如果負荷增加的較多時(shí)（如比平時(shí)增加了1倍或幾倍），或者線(xiàn)路受到短路電流沖擊后，設備的薄弱環(huán)節就會(huì )發(fā)熱，發(fā)熱后連接點(diǎn)的材料會(huì )發(fā)生變形、氧化等物理或化學(xué)變化。發(fā)熱后如不及時(shí)發(fā)現，再次受負荷沖擊后，又會(huì )過(guò)熱，經(jīng)過(guò)多次反復的惡性循環(huán)，接頭的連接狀況越來(lái)越差，最后直至造成接頭熔斷事故。��

　　2.4 設備變形老化��

　　隨著(zhù)電網(wǎng)改造的進(jìn)一步深入，新材料、新工藝、新設備大量在電網(wǎng)中推廣應用，設備的健康水平也有了明顯提高，但是仍有很多老舊設備還在運行。北京供電局變電管理處所屬變電站的高壓開(kāi)關(guān)柜在1980年之前出廠(chǎng)的還有121臺仍在使用中，出廠(chǎng)日期在1980～1990年的有368臺在使用中。因此設備的質(zhì)量與新舊程度參差不齊，也是發(fā)生問(wèn)題的重要原因，老舊設備接頭發(fā)熱發(fā)生的幾率普遍較高。��

　　3、預防接頭發(fā)熱事故的措施及方法��

　　密封高壓開(kāi)關(guān)柜內的接頭發(fā)熱是生產(chǎn)中的難題，通過(guò)采取各種措施，如：實(shí)行檢修人員責任制，更新老舊設備，改進(jìn)接頭的連接、安裝工藝等，可以大大減少接頭發(fā)熱事故，但是從目前的設備狀況看要想完全避免接頭發(fā)熱事故也是不現實(shí)的。于是希望通過(guò)監視的方法，提前發(fā)現開(kāi)關(guān)柜內設備接頭發(fā)熱的跡象，以便采取措施，防止出現惡性事故。這方面的工作我們一直在研究、探討。��

　　3.1 目前經(jīng)常使用的柜內接頭溫度監視方法��

　　現在經(jīng)常使用的柜內接頭發(fā)熱監視方法主要有：在接頭粘貼測溫蠟片；手摸柜門(mén)感知柜內溫度；通過(guò)異常氣味發(fā)現設備過(guò)熱；通過(guò)異常音響發(fā)現設備過(guò)熱等。粘貼測溫蠟片是室外接頭常用的測溫法，用在封閉柜內有很大局限性，大部分接頭通過(guò)柜門(mén)的觀(guān)察窗看不到，只能在開(kāi)關(guān)停電檢修時(shí)檢查接頭有無(wú)過(guò)熱情況，對預防事故作用不大。手摸柜門(mén)的方法可大概判斷溫度有無(wú)異常，在變電管理處的左安門(mén)變電站曾通過(guò)此方法發(fā)現2起嚴重的接頭發(fā)熱故障，但是這種方法具有很大的隨意性與偶然性，而且由于個(gè)人感覺(jué)的差異，相同情況也會(huì )有不同判斷。當有過(guò)熱的接頭時(shí)，一定會(huì )有異常氣味或者異常聲音，特別是連接電流互感器的接頭發(fā)熱時(shí)，可以發(fā)出強烈的異常氣味，工作人員可根據氣味的來(lái)源作出進(jìn)一步的判斷�？傊�，通過(guò)綜合應用以上幾種方法可以大概判斷開(kāi)關(guān)柜內有無(wú)接頭發(fā)熱故障，但是不科學(xué)、不嚴謹，對無(wú)人值班的變電站、開(kāi)閉站無(wú)實(shí)用價(jià)值。��

　　3.2 預防封閉柜內接頭發(fā)熱事故的新方法��

　　如何通過(guò)科學(xué)的方法發(fā)現開(kāi)關(guān)柜內的接頭發(fā)熱故障一直是我們研究的課題之一，我們在這方面進(jìn)行了多次試驗與探討。��

　　最初試驗選擇的是直接監測法，在接頭上安裝溫度傳感器，將溫度信號集中處理，判斷接頭溫度是否超過(guò)允許值。其技術(shù)難點(diǎn)是溫度傳感器的安裝，溫度信號由傳感器到處理機的傳送。要求溫度傳感器直接安裝在10kV電壓的接頭上，其體積有嚴格限制，不能影響開(kāi)關(guān)的絕緣與正常運行。信號傳送使用有線(xiàn)方式是絕對不允許的，通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射存在強電場(chǎng)磁場(chǎng)干擾與發(fā)射裝置電源不易解決的問(wèn)題。這一方案最終沒(méi)有試驗成功。��

　　隨后又進(jìn)行了間接監測的研究與試驗。主要方案是在接頭位置涂一種特種涂料，使其在規定溫度時(shí)發(fā)出特定氣體，在柜頂部安裝特定氣體的傳感器，當氣體濃度達一定值時(shí)發(fā)出報警信號。這一方法的技術(shù)難點(diǎn)之一是氣體的選擇，該氣體要求在空氣中含量少，不受被測物溫升后揮發(fā)氣體干擾，對此氣體檢測最好使用成熟的傳感器。難點(diǎn)之二是發(fā)出氣體的涂料的穩定性，要保證在室溫中長(cháng)期存放不揮發(fā)。選用氫氣與一氧化碳進(jìn)行了試驗。由于受氣體濃度限制，要求傳感器靈敏度較高（帶來(lái)干擾信號太多的問(wèn)題）。此方案雖然有所突破，但由于其成本太高，不易在生產(chǎn)中推廣應用而最終被否定。��

　　最后受手摸感知法的啟發(fā)，決定通過(guò)監視開(kāi)關(guān)柜內空氣溫度的方法來(lái)判斷有無(wú)接頭發(fā)熱故障�？傮w方案是在每臺開(kāi)關(guān)柜頂的排氣孔上安裝一個(gè)溫度傳感器，如果空氣溫度達到規定值即發(fā)出報警信號；或是柜內空氣溫度與環(huán)境溫度差值到規定值時(shí)即報警。具體溫度報警定值要通過(guò)試驗的方法確定。我們先將傳感器的溫度信號經(jīng)過(guò)模數轉換后輸入計算機作記錄，然后將開(kāi)關(guān)的負荷數據（變電站內的監控機實(shí)測信息）也存入同一臺計算機，通過(guò)對比分析，確定開(kāi)關(guān)負荷與溫度的關(guān)系曲線(xiàn)，根據溫度曲線(xiàn)確定其報警溫度值。報警信號由計算機發(fā)出，直接送到控制室�？刂剖覂鹊闹蛋鄦T也可以通過(guò)計算機隨時(shí)查詢(xún)開(kāi)關(guān)柜內的實(shí)時(shí)溫度值。對于無(wú)人值班變電站，可以將過(guò)熱信號作為一個(gè)遙測量通過(guò)RTU直接送到監控中心。這一測溫方法溫度傳感器安裝方便簡(jiǎn)單，運行可靠，投入較小，技術(shù)成熟后可在變電站內大量應用。��

　　4、小結��

　　實(shí)時(shí)監視開(kāi)關(guān)柜內接頭溫度從目前的生產(chǎn)形勢來(lái)看還是必要的�？偨Y以上分析看出，通過(guò)監視柜內空氣溫度來(lái)間接監視柜內接頭的運行狀況是可行的，完全可以起到預防接頭事故的目的。��

　　參考文獻��

　�。�1］戶(hù)內高壓開(kāi)關(guān)柜訂貨技術(shù)條件，DL404—91.中華人民共和國行業(yè)標準。