高電壓開關(guān)柜溫升故障的主要原因是什么?
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近幾十年來,隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,對電力的需求越來越大。電力系統(tǒng)的長期安全運行對保證我國經(jīng)濟和社會發(fā)展起著重要作用。我們必須想辦法提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。高壓開關(guān)柜是輸配電系統(tǒng)的核心設(shè)備之一。它可以控制電路的通斷,起到保護和控制電路的作用。35kV開關(guān)柜是一種廣泛使用的開關(guān)柜類型,溫升故障是影響開關(guān)柜安全運行的不利因素之一,因此有必要對這一問題進行深入探討。
1、35kV高壓開關(guān)柜溫升故障分析
電力系統(tǒng)的電線和接頭中有不同尺寸的電阻器,通過高壓開關(guān)柜的電流相對較大。根據(jù)焦耳定律,電路接通后,電線和接頭會發(fā)熱。當(dāng)熱值超過材料本身的承載能力開關(guān)柜時,會因溫度過高而發(fā)生故障。一般來說,高電壓開關(guān)柜溫升故障的原因主要包括以下幾個方面。
1.1開關(guān)柜的生產(chǎn)流程并不完美。對于35kV高電壓開關(guān)柜來說,其內(nèi)部電路的電阻主要由兩部分組成,即導(dǎo)體電阻和動靜觸頭接觸時產(chǎn)生的電阻,而后者比前者大得多,因此in 開關(guān)柜的總電阻值可以近似等于動靜觸頭之間的電阻值。如果生產(chǎn)工藝落后,動、靜觸頭之間的接合處的光滑度和平坦度將不夠。當(dāng)動觸點和靜觸點接觸時,它們不會形成平面接觸,而是在某些點之間接觸。電路通電后,如果電流值過大,接頭會因熱效應(yīng)而收縮,接觸面積變小,電阻值變大,從而發(fā)生溫升故障。
1.2開關(guān)柜的安裝過程有問題。開關(guān)柜屬于更精確的電源設(shè)備,需要更高的安裝要求。如果安裝過程中出現(xiàn)問題,溫升失效的可能性將大大提高。如果某些重要部件安裝不準(zhǔn)確,動、靜觸頭將不會緊密接觸,造成“虛接”現(xiàn)象,導(dǎo)致動、靜觸頭的電阻值大于正常接觸時的電阻值,引入電流時會出現(xiàn)溫升故障。
1.3操作人員技術(shù)水平較低。開關(guān)柜是變配電的重要設(shè)備之一。要求操作人員技術(shù)水平高,熟悉設(shè)備的操作程序,責(zé)任心強。如果操作人員的安全意識薄弱,操作不熟練,在操作和維護過程中極有可能發(fā)生誤操作,這將增加動、靜觸頭的接觸電阻,導(dǎo)致溫升事故。
1.4環(huán)境因素的影響。大量35kV高電壓開關(guān)柜位于相對較差的環(huán)境條件下,這也是導(dǎo)致溫升失效的一個不可忽視的因素。在惡劣的環(huán)境條件下,如果灰塵量相對較大,并且維護條件跟不上,則開關(guān)柜將被灰塵覆蓋。灰塵過多會對導(dǎo)電過程產(chǎn)生不利影響。特別是在動、靜觸頭的接觸部分,隨著觸頭上灰塵量的增加,動、靜觸頭的電阻會逐漸增大,容易出現(xiàn)溫升故障。
1.5開關(guān)柜技術(shù)更新速度慢。近年來,中國的輸電線路通過政府投資進行了大規(guī)模改造。大量老化的輸電線路被淘汰,大量輸電設(shè)備被更換。但是,由于改造過程中缺乏對整個改造項目的科學(xué)統(tǒng)籌規(guī)劃,自動化設(shè)備更新速度相對較慢,許多開關(guān)柜系統(tǒng)存在重要部件超期服役和老化現(xiàn)象。有些地方?jīng)]有配備備用開關(guān)柜,因此延長服務(wù)開關(guān)柜將繼續(xù)使用,這大大增加了溫升事故的概率。例如,230kv變電站35kv開關(guān)柜在使用過程中存在溫升過快的問題。實際測試數(shù)據(jù)表明,35kv側(cè)ZN85-40.5型斷路器的接觸電阻遠遠超過100μω的標(biāo)準(zhǔn)要求,而該型斷路器的部分相主回路電阻高達198μω,超標(biāo)率高達98%,溫升效果大大超過相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)中觸頭的較高工作溫度75℃,高達90℃。后來,經(jīng)過詳細的測試,發(fā)現(xiàn)斷路器的接觸面存在生產(chǎn)質(zhì)量問題。在運行過程中,斷路器的動觸頭燒毀,使接觸面變黑,導(dǎo)致主電路的電阻超過標(biāo)準(zhǔn)。
1.6電源負載不穩(wěn)定。開關(guān)柜的設(shè)計對應(yīng)于某個電源負載。如果電源負載波動過大,則開關(guān)柜的使用壽命將大大降低。特別是當(dāng)電源負載太高時,在開關(guān)柜范圍內(nèi)的元件的絕緣性能將降低,并且元件在動觸點和靜觸點處的老化和變形將增加。如果長時間不發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象,較終會因高溫上升而引發(fā)火災(zāi),造成重大經(jīng)濟損失。
2.減少35kV開關(guān)柜溫升故障的一些措施
從前面的分析可以看出,動、靜觸點in 開關(guān)柜電阻值的增加是35kV開關(guān)柜溫升故障的根源,動、靜觸點發(fā)熱在開關(guān)柜運行過程中是不可避免的,但我們可以采取必要的措施將這方面的影響降到較低。根據(jù)作者多年的工作經(jīng)驗,我認為我們應(yīng)該從以下幾個方面努力工作。
2.1注意開關(guān)柜的日常檢查和維護工作。對于溫升故障,應(yīng)堅持預(yù)防為主的原則,盡可能避免事故的發(fā)生,當(dāng)事故不可避免時,應(yīng)及時維修。管理部門必須重視每天的檢查工作,取值開關(guān)柜。有必要關(guān)注動、靜觸頭的接觸情況,觀察接觸部位的零件是否有變色、變形、接觸良好等現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)現(xiàn)動觸點和靜觸點的導(dǎo)電性能差時,可以通過施加導(dǎo)電膠來降低溫升效應(yīng),從而降低動觸點和靜觸點處的接觸電阻。在維修過程中,開關(guān)柜的重要部位的溫度應(yīng)采用先進的溫度檢測手段進行檢測,是否需要進行開關(guān)柜的維修應(yīng)根據(jù)檢測結(jié)果確定。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常溫度變化時,應(yīng)及時采取必要的對策,避免較大事故的發(fā)生[2]。
2.2完善開關(guān)柜管理規(guī)章制度及相關(guān)技術(shù)規(guī)范。完善的管理系統(tǒng)有利于開關(guān)柜的長期安全運行,降低溫升失效的可能性。因此,管理部門必須制定完善的管理和操作體系及相關(guān)技術(shù)規(guī)范。系統(tǒng)應(yīng)規(guī)定能執(zhí)行開關(guān)柜操作的人員的資格和技能要求,相應(yīng)負責(zé)人的具體職責(zé),以及測試和維護人員執(zhí)行開關(guān)柜維護時的注意事項。同時,還應(yīng)處理因相關(guān)人員未能按照管理體系和技術(shù)規(guī)范進行操作而導(dǎo)致的事故后處理措施,并確保嚴(yán)格按照體系進行開關(guān)柜的檢查和維護工作。
2.3加速開關(guān)柜的技術(shù)更新。目前,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度越來越快,重要設(shè)備的更新速度也在逐步加快。管理部門必須認識到及時更新設(shè)備的重要性。對于35kV開關(guān)柜來說,隨著自動控制技術(shù)、檢測技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展,0+產(chǎn)品的更新速度也大大加快。例如,隨著檢測技術(shù)的發(fā)展,可以實現(xiàn)溫度的連續(xù)自動檢測。隨著新材料技術(shù)的發(fā)展,各種低電阻率的新材料被廣泛應(yīng)用于開關(guān)柜的生產(chǎn)中。管理部門應(yīng)重視開關(guān)柜的升級工作,摒棄舊觀念。雖然新型的開關(guān)柜具有較大的一次性投資,但它能保證變配電系統(tǒng)的長期安全運行[3]。
2.4注意溫度開關(guān)柜的在線監(jiān)測和應(yīng)急工作。由于開關(guān)柜的溫升是電力系統(tǒng)故障的主要原因之一,在實際工作中必須注意檢測開關(guān)柜的溫升。自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)代電工電子技術(shù)的發(fā)展,使得完全實現(xiàn)開關(guān)柜的在線溫升檢測成為可能。應(yīng)為開關(guān)柜提供在線檢測系統(tǒng),檢測結(jié)果應(yīng)實時記錄并存儲在計算機中。當(dāng)溫度異常時,應(yīng)迅速啟動相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案,并及時派遣維修人員到現(xiàn)場解決問題。
3.結(jié)論
35kV開關(guān)柜是我國電力系統(tǒng)中較常用、較重要的設(shè)備之一。它的管理和維護關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。溫升故障是35kV開關(guān)柜中較常見的故障之一。如何加強溫升故障的預(yù)防措施是我國電力工作者面臨的一項長期任務(wù)。
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