浅谈高压开关设备触头温升影响因素
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高压开关柜触头发热原因分析及解决措施研究刘永军(涟水供电公司,江苏淮安223400)脯要】在分析了高压开关柜触头发热的危害和原因后.对触头发热的综合预防处理措施进行了详细的分析研究。
联键词】高压开关柜;变电站;触头发热手车式高压开关柜由于其具有结构简单、运行维护方便等优点被广泛应用于发电厂、变电站、以及工矿企业变配电所中。
高压开关柜是保障配电系统安全可靠、持续稳定、高效经济供电的重要配电设备。
国民经济的进~步发展,电力负荷容量也剧烈增加,各类电力设备负载率普遍较高,高压变配电设备长期处诵蔓负荷运行工况,如果不采取良好的负荷分配调度措施,就可能造成高压开关柜出现发热故障。
加上高压开关柜采用的手车式触头结构,如果在运行过程中出现触头部位松动、触头面接触不良、动作弹簧性能老化下降、开关柜接触面不干净等情况,均能引起高压开关触头温升发生异常,极易导致开关柜内设备发生烧毁、炸裂等事故,引起大面积停电,给供电企业、工农业生产企业等带来巨大的经济损失。
在实际运行过程中发现,高压开关柜触头发热故障主要发生在负荷较重目负荷波动特性较大的手车式开关柜触头处。
手车式高压开关柜由于采用封闭式结构,其在正常运行过程中是不能打开的,也就是无法直接测量开关柜内触头的实际温度,因此,在日常生产运行中,制定科学完善的维护制度,并结合先进的技术和仪器提高高压开关柜发热温升在线监测性能,已成为高压电气设备研究的—个重要课题。
1高压手车式开关柜触头发热的危害手车式高压开关柜是一种具有优良性能的一次变配电设备,是电能分配调度重要的执行电气设备。
在日常运行中发现,手车式高压开关触头发热故障是高压电气设备中最为常见的故障,加上其发热危害是一个逐步演变的过程,给发供电企业和工农业生产企!Ik带来巨大的经济损失,主要表现在以下多个方面:13损坏设备较多开关柜触头发热温升效应是一个由安全隐患逐步演变到故障或事故的恶性循环,当触头发热量逐渐积累后,就可能通过连接铜排串入到其它设备元件中,破坏设备间的绝缘层,引起设备发生单相或相间绝缘击穿短路事故,同时还可能造成高压绝缘套管发生绝缘损坏炸裂、连接母线}{鼬曲变形、相邻电流互感器发生烧毁炸裂等敷设设备损坏事故。
10kV抽屉式开关柜触头发热原因分析及解决措施研究摘要本文在分析了10kV抽屉式开关柜触头发热的危害和发热温升的原因后,对开关柜触头发热的综合预防处理措施进行了详细的分析总结。
关键词抽屉式开关柜;断路器动静触头;触头发热抽屉式开关柜由于其具有结构紧凑、体积小、检修维护方便、布置简单等优点,近10年来在发电厂、变电站、以及工农业生产企业降压变配电所中得到广泛的推广应用。
保障开关柜安全稳定的运行已成为10kV及以下开关设备研究的一个重要课题。
1 10kV抽屉式开关柜触头发热的危害10kV抽屉式开关柜触头发热的危害主要表现为以下多个方面的内容:1)发热受损开关设备元件多由于开关柜内各设备间是通过铜排进行有机连接的,由于某种原因出现剧烈发热时,其所积累的热量会通过元件间的连接铜排向其它开关元件转移,不仅会破坏设备相互间的绝缘层,造成开关设备发生单相或三相绝缘击穿短路故障或事故,同时在热量的不断积累下,还可能造成其它耐热能力低的设备元件发生扭曲变形和炸裂等严重事故。
图1是10kV断路器开关柜由于触头剧烈发热造成的触头烧毁事故:从图1中断路器动、静触头烧毁情况可知,开关柜触头发热所带来的危害是巨大的,严重时还可能造成整个开关设备出现报废情况,造成巨大的经济损失和社会影响。
2)处理时间相对较长由于抽屉式开关柜在机械结构设计时,特别注重内部结构的集成化和最优化布置,也是说开关柜在设计时为检修维护预留的空间面较小。
当出现触头发热烧毁开关设备时,在狭窄的操作空间内很难顺利的完成手车触头、绝缘套管、以及其它辅助开关元件的更换,同时加上很多变配电所中没有配备相同型号的开关元件。
因此,开关柜发热故障或事故处理时间就会相对较长,造成停电时间加长,大大影响工农业企业或居民的正常生产生活。
3)给企业带来较大的经济损失开关柜发生触头发热故障或事故后,会造成发供电企业的电能不能送出,不仅给各级电力企业带来巨大的经济损失,同时突然停电很可能造成正常运行的机械设备发生损害、生产线上的产品出现次品或报废、生产次序打乱等不利状况,给工农业生产企业带来巨大的直接或间接的经济损失。
刍议10kV开关柜发热原因及防范措施作者:蒋立斌来源:《中国新技术新产品》2015年第15期摘要:随着电网系统的不断发展,电网的开关设备逐渐更新换代,特别是电网的10kV电压开关,油断路器已经代替了原有的真空断路器,在电网中发挥着重要的作用。
包括电网故障的清除,中压配网的负荷分配等,都需要电网油断路器来完成。
所以开关柜的安全运行对提高10kV电网的可靠性具有重要意义,本文对以上问题进行具体论述。
关键词:电网10kV开关柜;预防触头发热;措施中图分类号:TM591 文献标识码:A一、分析电网10kV开关柜发热的具体原因1 有关开关柜接触面的恶性循环问题。
开关柜接触面非常重要,一些接触不良的现象都是在这里发生,久而久之,在这里就会有一个接触电阻,当这个电阻的数值很大时,那接触头的温升就会超过最大温升值,就会加速触头接触面的氧化,导致电阻继续增大,然后继续发热再进行氧化,这样就进入了一个恶性循环的误区里。
2 有关工工作人员不按规定操作和操作不当问题。
在操作时,工作人员如果不当操作也有可能引起开关柜触头发热现象,还有操作时工作环境不好也有可能会引起开关柜触头发热状况。
开关柜要进行定期的预防性试验,这是作为检修的一个重要程序,检修时工作人员必须按要求操作,按照检修的操作流程进行,每一个环节都要按照流程要求执行。
但有些时候,个别操作人员觉的检修流程麻烦,爱凭个人经验和感觉来检修,这样导致的直接结果就是检修起不到全面作用,维护检修的综合水平偏低,为电网开关柜的正常运行埋下隐患,成为以后发生安全事故的主要因素。
举个例子来说,个别检修维护人员在检修完之后,并不是按照规定的工艺,按规定的流程对项目进行检修,就造成了紧固件少装或者没装,开关柜缺少紧固件就开始运行,那从检修结束的再次运行就是一种病态,所以开关柜的稳定性一开始就受到自身的影响,对安全运行起到负面作用。
另外,一些容易导电的部位会形成发热的电流,使开关柜被氧化,包括开关触头和接处面都可能被氧化。
开关柜运行过温原因分析与控制手段研究发布时间:2021-11-25T02:22:04.960Z 来源:《工程管理前沿》2021年20期作者:任东光[导读] 热量是所有设备故障的最终表现,在线温度监测可以及时发现设备的隐患和缺陷。
目前全封闭高压开关柜在电网中的广泛使用,对其可靠性提出了更高的要求。
任东光国网山西省电力公司忻州供电公司,山西忻州 034000摘要:热量是所有设备故障的最终表现,在线温度监测可以及时发现设备的隐患和缺陷。
目前全封闭高压开关柜在电网中的广泛使用,对其可靠性提出了更高的要求。
但是,在长期运行中,开关柜内部电气接头的异常发热已成为对开关柜安全运行的很大影响。
因素中的常见问题。
针对高压设备温度监测的现状,高压电接点温度在线监测系统解决了常规温度监测方法中遇到的问题,对避免高压电接点的发生起到了很好的预警作用。
关键词:开关柜运行;过温原因;控制引言关柜一次系统的主要连接部位,如动、静触头的啮合部分、母线与电缆接头、柜后电缆室内的母线连接点等,由于各种不利因素,加载后连接温度会异常升高,导致如果绝缘降低,就会造成相间短路而引起火灾。
这种非计划停产事件将导致停电、冶炼设备损坏,甚至对下游生产设备造成人员伤亡。
目前监测连接部分发热的方法主要是在大电流设备与电缆头的接触点安装无线测温装置,并在每个发热面上贴上测温蜡片。
监测方法的改进使我们能够控制温度。
针对性,通过分析超温点的实际情况,找出对策是本研究的根本目的。
1各类测温装置系统的比较目前,越来越多的电力用户开始在高压开关柜中安装实时温度监测系统,以实时掌握高压开关柜的温度趋势和运行状态,从而排查隐患,及时防范。
时间。
维修设备。
时间。
但是,由于高压开关柜内部器件数量较多,布局结构比较复杂,其中存在较大的电流和电压,导致开关柜内的电磁环境恶劣。
现有的高压开关柜测温技术存在各种局限性。
比较常见的测温技术包括光纤测温、红外测温和无线感应测温。
高压开关柜断路器触头发热原因分析及预防措施摘要:温升是断路器的重要考核指标之一,如果温升过高,则会影响触头周围绝缘件的绝缘性能和强度,不利于断路器的安全工作;如果温升过低,即触头系统设计余量过大,触头系统外形尺寸过大,进而使得断路器的外形尺寸过大,不仅大大增加断路器成本,而且应用受到局限。
而如今在新开关设计时,对结构紧凑要求越来越高,做好发热设计至关重要。
关键词:高压开关柜;断路器触头发热;预防措施1研究背景高压开关柜的种类。
(1)固定开关装置,在某些变电所和煤矿中使用最多。
此开关柜具有较大的容量和较大的容量,可将各类电子元器件灵活地安置在柜内。
但是,传统的固定开关装置因其密封、防护能力差、故障率较高而逐步被淘汰。
(2)我国部分电力设备因负荷小,多采用箱型配电柜。
由于其体积较小,散热能力较差,因此不适用于电力系统中的大负荷场合。
(3)新客户一般都会选用HXGN负载控制柜,因为它不但品种繁多,而且具有较高的保护级别,维修起来也方便。
(4)目前市场上引进的产品多为落地式手推车,对箱体的强度有很高的要求。
(5)目前在电网中使用最多的是台车切换装置,其优点也十分突出,市场前景广阔。
2高压开关柜断路器触头发热分析2.1发热分析断路器在额定工作电流下长时间通电,当触头系统的发热量与散热量相等时,即达到热平衡,断路器就处于热稳定状态,温度不再发生变化。
此时断路器触头系统的温度叫做稳定工作时的温度。
对断路器触头系统温度场进行分析,主要是对触头系统的发热情况和散热情况进行分析。
发热分析主要是分析触头系统在各种发热源的作用下累积发热的情况。
断路器的发热主要来自三个方面:电流通过导体产生的电阻损耗;交流电器铁磁体内产生的涡流、磁滞损耗;交流电器绝缘体内产生的介质损耗。
2.1.1导体电阻发热电流通过触头系统导电体产生的能量损耗叫做导体电阻发热。
该部分的发热主要受导电体的载流量的影响,导电体载流量越大,导电体电阻越小,导电体发热越小,但是导电体的外形尺寸和重量也越大,使得断路器的外形尺寸和重量增大,断路器成本增高。
10kV开关柜发热问题的解析方案发表时间:2016-12-16T11:40:41.127Z 来源:《北方建筑》2016年11月第32期作者:曹莉徐勇[导读] 国内10KV高压开关柜广泛使用的是KYN28封闭式开关柜,其开关柜体具有结构紧凑、防护性能好、操作简单、维护方便等特点。
苏中能硅业科技发展有限公司徐州 221004摘要:本文对10kV KYN28高压开关柜发热原因进行了分析,特别是对10kV 4000A大电流开关柜发热问题进行了剖析,在实践中采取了改进散热条件,加强通风;进行触头改造,增加载流量的有效措施,取得了良好效果。
关键词:开关柜发热原因分析解决方案1、概述国内10KV高压开关柜广泛使用的是KYN28封闭式开关柜,其开关柜体具有结构紧凑、防护性能好、操作简单、维护方便等特点,其备主要分布在断路器室、母线室、电缆室、控制室4个相互独立的隔室内,柜体防护等级为IP4X,各隔室防护等级为IP2X。
采用金属全封闭结构,除实现电气连接、控制、通风而必须在隔板上的开孔外,所有隔室呈封闭状态。
一面独立的开关柜体内,除断路器真空灭弧室内主触头外,还有断路器自身结构、触头与铜母排三相共24个流过负荷电流的连接点以及柜体连接母线铜排、电流互感器、出线电缆等连接点。
这些连接点运行中都会不同程度发热。
对于用户,由于节约成本,所选的断路器都接近于满载运行,因开关柜处于密封状态,运行人员对其温度测量的难度大,如开关柜内没有内置测温措施,运行时产生的发热问题就不能及时发现,会造成生设备烧坏等事故。
2、110kV站系统主接线、开关及设备配置110kV变电站内设计两回110kV电源进线,4台63000kVA(110/10.5kV)电力变压器,110kV主接线为单母线分段,110kV开关设备为室内GIS成套组合电器,每段110KV母线带2台主变,10kV为单母线分段。
10kV高压开关设备选用KYN28开关柜,除开关选用上海SIEMENS真空断路器外,开关柜体、静触头等均由开关柜成套厂自配3、运行中发现问题110kV变电站投入运行后,当主变负荷达到50MVA,10kV侧电流3000A时,主变10kV侧4000A手车开关触头温度达85℃左右,柜后门板温度达50℃左右(环境温度30℃)。
362023.07.DQGY浅析12kV 大电流开关柜动静触头啮合对中度的问题黄河清(天一同益电气股份有限公司)摘要:针对12kV 大电流移开式开关柜与断路器手车配合的动静触头啮合对中度的问题展开研究,提出了改进方法和优化措施。
动静触头啮合不对中易导致断路器配柜异响、抬升现象、推进机构力矩太大、动静触头碰撞磨损和投运发热等问题。
为此,提出校验和解决动静触头不对中问题的方法,使配合尺寸满足厂控要求,同时为已投入运行且动静触头不对中的开关柜消除动静触头不对中隐患提出解决办法,提升设备运行的安全性。
关键词:12kV 开关柜;动静触头啮合对中度;中隔板;楔口定位0 引言作为现有电网系统的核心组成部分,12kV 移开式开关柜被广泛应用于变电站、开闭所和住宅配电房,其安全稳定的运行对于供电可靠性至关重要。
目前全国从事中压开关柜成套的厂家约有2200多个,各厂家在设计水平、制造工艺等方面存在较大差异。
同时,由于开关柜成套厂家并未生产断路器等手车产品,使得客户需额外指定采购某一家的开关柜或断路器,使得入网12kV 移开式开关柜的柜体和断路器手车由不同厂家拼装而成。
因此,现有KYN 系列的开关柜普遍存在动静触头啮合对中度的问题,进而导致断路器配柜时产生异响、爬坡时手车推进机构力矩过大、运行发热、碰撞磨损等问题,严重时可能造成烧损事故。
对于电流大于2500A 的KYN 系列的中置柜,此问题尤为突出。
为此,本文对电流大于2500A 的12kV 移开式开关柜动静触头啮合对中度产生的原因进行多方面的分析,针对现有问题提供有效的改进方法和优化措施以改善产品质量,为后续研究和生产人员提供该题的解决思路。
1 问题表现和原因分析1.1 问题表现动静触头的对中度是开关柜安全运行的保障之一,是影响设备健康的重要因素,动静触头不对中可能引发多层次的问题和事故。
(1)操作不正常开关柜和断路器因动静触头不对中而存在垂直偏差问题,导致操作不正常,具体问题表现如表1所示。
中压12kV1250A开关柜温升问题的分析以及解决方案何振力【摘要】开关柜的的温升试验是GB3906标准中规定的型式试验的一个检测项目,开关柜内的温度升高会造成柜内绝缘材料的老化加速,会危害电气设备的使用安全和使用寿命,甚至会造成设备的一次电气绝缘对地击穿或相间击穿最终形成内部故障.本文就国网的馈线开关设备的结构设计并结合设备运行热量的散失加以分析,并提出解决问题的办法.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2017(000)032【总页数】2页(P41-42)【关键词】开关柜;温升散热;试验【作者】何振力【作者单位】福州天宇电气股份有限公司,福建福州 350000【正文语种】中文随着国家经济的飞速发展,目前电力系统中10kV线路日趋增多,且各地的用电负荷也急剧攀升,作为输电传输控制的12kV的开关柜所承载的负荷电流也大幅上升,开关柜内的母线采用搭接方式固定,同时开关手车存在“动静”滑动连接,以及真空灭弧室存在隔离端口(合闸时压力接触),这些搭接存在搭接电阻,电流增大时会造成这些部位温度上升。
结合现有的技术以及工艺方案,以及各行业标准,目前所有馈线一次回路≤1250A的控制回路都是自然冷却,热量的散失完全靠热传递来进行,没有强制风冷的措施。
温度过高时,金属离子内部运动加速,会加速比如触头盒、母线套管、安装底座真空极柱的老化,存在安全隐患。
12kV开关柜一次回路导电以及热量散热通道如图1。
开关柜的结构按照功能划分为四块,一是低压控制室(仪表室),靠柜前上;二是母线室,连接左右功能柜的一次母线搭接,靠近柜后中间靠上部位;三是断路器室,高压控制室,控制此回路的开断功能;四是电缆室,安装有电流互感器,零序互感器,接地开关,以及温湿度监测和加热器等。
断路器室下端是二次电缆室,当需要带有线路电压监测时,可以安装一次电压PT设备和放电计数器。
一次主回路,分三相ABC相,母线室通过主母线、支母线通过触头盒内部的“静触头”与断路器室的断路器的上触臂的“梅花触头”滑动搭接,断路器的下触臂通过相同的方式与电缆室的支母线搭接,同时电缆室互感器的两端采用螺栓紧固搭接,完成电能的再次分配。
高压开关柜触头发热原因分析及解决措施研究高压输电线路的带载能力主要取决于开关柜和电缆的额定工作电流。
但是实际中由于大部分高压开关柜采用小车式或中置式断路器,经常发生断路器和开关柜之间动静触头部位发热的现象,影响线路的带载能力,严重时还可能导致开关柜烧损等事故。
本文结合实际,对高压开关柜断路器触头发热的原因进行分析,并提出应对措施来提高设备的运行安全。
标签:高压开关柜;触头;发热;原因分析;应对措施1触头发热的主要原因分析和预防措施1.1触头外侧的紧固弹簧张紧力不足由于材质或安装匹配不当等因素,导致触头外侧的紧固弹簧张紧力不足,造成触头接触电阻增大,引起触头发热;触头发热又引起弹簧发热,使弹簧的张紧力进一步下降,加剧触头发热。
对于这种因素引起的触头发热,必须选用优质的触头和弹簧,并定期检查弹簧的张紧力。
1.2触头和导电臂连接过松断路器的触头一般通过螺栓和导电臂进行连接,在运行中由于受到电动力等因素的影响,连接螺栓会发生松动,导致接触电阻增加,使连接部分温度上升,触头的温度也会随之上升,引起紧固弹簧发热,长时间的温升作用会使弹簧张紧力进一步下降,导致触头发热发黑。
对于这种原因引起的触头发热,必须在断路器定期检修时检查触头的连接松动情况,将触头的连接紧固作为断路器定期检修的一项固定内容来进行。
1.3触头外侧的紧固弹簧选用了磁性材料根据需要,紧固弹簧必须选用非导磁材料制造,以避免在运行中负荷电流在弹簧中产生涡流而发热,发热造成弹簧逐渐退火,紧固力越来越小,接触电阻越来越大,从而导致触头发热或烧损。
对于这种因素引起的触头发热,必须在开关柜采购或触头备件采购过程中明确提出触头弹簧必须选用非导磁材料,避免选材不当。
1.4开关柜静触头座与母排点接触某110kV变电所6kVI段母线进线开关B相温度高(A相44℃、B相78℃、C相48℃),通过负荷控制和增加通风等措施,温度有所下降,但无法根本解决问题,判断为触头发热,并停电处理。
运行中高压开关柜实际温升分析概述高压开关柜是电力系统中的重要设备之一,广泛应用于输电、变电、发电及工业用电等领域。
在高压开关柜的使用中,由于其自身的电阻和电流,会产生电磁功耗,使得开关柜中的元器件发热,形成一个实际温升。
本文主要讨论高压开关柜在运行中,实际温升对开关柜的影响,并从电气、热学、流体力学等角度对其进行分析。
电气分析在高压开关柜运行中,由于电阻损耗和电流,开关柜中的元器件会发热,进而形成实际温升。
对于一个闭合的电路,其电阻损耗可以表示为P R=I2R其中I表示电路流过的电流,R表示电路的电阻值。
在高压开关柜中,通常采用铜制导体,而其它电气元件也有一定的电阻值。
因此,能够产生电阻损耗的部分包括导线、接头、触头和隔离开关等元件。
其中导线、接头与触头的电阻值比较小,其对系统实际温升的影响可以忽略不计;而隔离开关的电阻值相对较大,其产生的电阻损耗对实际温升的影响较大。
此外,电流也是实际温升的主要影响因素之一。
在高压电缆和开关柜中,电流总量非常大,因而产生的热量也非常大。
在运行中,如果电流不均衡,将会使得一些元件的电流负载过大,导致该部分产生过多的热量,从而影响开关柜的实际温升。
因此,在使用高压开关柜时,应该合理平衡电流,并尽可能使用并联电路的方式降低电路的阻值,减少电流的损耗。
热力分析高压开关柜内的元件发热会使得开关柜内部的温度升高,从而影响系统的正常运行。
因此,热学分析是非常必要的。
在高压开关柜的热学分析中,需要引入热传导方程:$$\\frac{\\partial T}{\\partial t}=\\frac{k}{c\\rho}\ abla^2T+H$$其中,t表示时间,k表示热导率,c表示比热容,$\\rho$ 表示密度,T表示温度,H表示内部热源特征值。
在高压开关柜中,通过分析电阻器、接触器和断路器等元件的发热功率,可以计算出开关柜的热源特征值,进而通过热传导方程解析出开关柜内部的温度分布情况。
高压开关柜的温升及发热解决措施发布时间:2021-06-23T02:21:22.898Z 来源:《中国电业》(发电)》2021年第5期作者:李三明[导读] 高压开关柜在供配电企业拥有非常高的使用率,其作为变配电组成设备,对维持供电系统正常运行有着十分重要的作用。
广安电气检测中心(广东)有限公司广东东莞 523000摘要:高压开关柜具有较高的可操作性和安全性,在发电厂、工业、农业的生产中被广泛应用。
在实际的使用中,受实际温升的影响,高压开关柜时常发生发热问题。
本文从高压开关柜温升的危害出发,阐述高压开关柜温升发热的原因,并就如何解决高压开关柜温升发热的问题提出有效建议。
关键词:高压开关柜;温升;发热;解决措施引言高压开关柜在供配电企业拥有非常高的使用率,其作为变配电组成设备,对维持供电系统正常运行有着十分重要的作用。
但在实际的使用中,受各个因素的影响,比如:高压开关柜的触头位置接触不良或弹簧老化等,高压开关柜的触头经常发生异常,包括但不限于高压开关柜的触头发热、高压开关柜的实际温度身高,使得高压开关柜损坏,从而造成大面积停电,这不仅影响人们的正常生活,对供配电企业的发展也十分不利。
因此,供配电企业应针对高压开关柜出现的问题,采取相应的处理措施,提高高压开关柜运行的安全稳定性。
1、高压开关柜手车触头温度升高的危害分析高压开关柜的主要作用是为供配电企业传输和调度电能,保障高压开关柜拥有稳定的电磁交融环境,是保障电能输送的关键,如果在使用过程中,高压开关柜出现问题,对电能的供应将会造成严重的影响。
据调查显示,在高压开关柜运行中,经常出现的故障是手车触头温度过高,这种故障会损坏电气设备,并且检修时间很长,在一定程度上也给供配电企业增加了损失。
高压开关柜手车触头温度升高的问题,如果不加以解决,它将随着时间的推移逐渐加重影响,是一个恶性循环的过程。
当高压开关柜的运行环境有问题时,在持续电流的影响下,温度将会逐渐升高,如果手车触头的温度超过国标GB/T11022-2011规定的温升限值,长期这样工作下去,就会损坏开关柜内部绝缘,进而引发开关柜内部短路,使得电力变压器发生强烈的波动,对供配电系统的稳定运行造成不利影响,严重的情况下,开关柜会有爆炸的风险,还会引发火灾,危害人们的生命安全。
刍议10KV开关柜发热原因及防范措施摘要:目前在电网10kv电压等级开关设备中,真空断路器已取代油断路器,作为中压配网负荷分配和故障切除的主要开关设备。
在日常检修运行过程中,分析总结开关柜发生过熟故障的危害及原因,制定高效经济的检修维护措施和方案,对提高1okv供配电网可靠性及供电电能质量有相当大的工程实际意义。
关键词: 1okv开关柜;触头发热;防范措施一、1okv开关拒手车触头发热的危害1okv手车式开关柜是传统固定式开关柜的改进产品,在变配电所中作为联络电能用户和高等级电网间的直接枢纽。
是电能转换和优化分配的主要中间控制电气设备,其内部开关元件安全经济的运行是电能高效转换的基本保障。
为了检验载流部分是否合理,可以通过对应的温升试验校核开关元件的电气和机械性能,1okv开关柜内一次回路开关触头部位与可动联接处各点的最大允许温升如表1所示:从表l可知,金属封闭开关设备(包括元件)的温升,应以开关设备外壳运行环境为基准,通常选取外壳运行环境温度为35℃,则对应的开关柜触头部分温升最大不能超过环境温度的30℃,联接部分温升不能超过40℃。
但由于手车式开关柜所采用的移开式结构容易造成开关设备发生触头发热故障.不仅影响到开关元件的电气性能,同时还可能造成开关设备烧毁等事故,导致供配电网发生停电事故。
1okv手车式开关柜在日常运行过程中,容易出现开关动、静触头松动、操作弹簧电气性能下降等现象,导致触头或联接部位温升超过环境温度40℃以上,特别在重负荷或高温季节,造成开关触头出现严重发热现象。
降低了开关柜的整体电气性能.同时外部运行环境条件的变差,外来尘杂的干扰,也会降低开关柜的电气性能,造成触头温升效应加快,开关设备发热量增多等不利因素。
开关柜触头发热是一个逐步演变的过程,刚开始触头发热异常可能预示着开关柜出现安全隐患,触头发热产生的热量只能通过封闭的电杆传向真空灭弧室,随着运行时间的加长,伴随触头发热量的积累增多,温升的最高点多集中于触头、导电杆与真空灭弧室。
10kV高压开关柜的故障及防范措施分析摘要:电力系统在运行过程中,会发生各种各样的故障,如果不及时处理,就会影响到电力系统的正常运行,给社会带来不利影响。
因此,必须要加强对10 kV高压开关柜的故障分析,及时采取防范措施,消除故障隐患,提高10 kV高压开关柜的运行效率。
本文将重点对10kV高压开关柜的故障及防范措施展开分析。
关键词:10kV高压开关柜;故障;防范措施1引言10 kV高压开关柜是电力系统的重要设备之一,主要用于三相交流50Hz,3.6-12kV电力系统中接受和分配电能,并对电路起到控制、保护及监测等功能。
据统计,在历次电网停电事故中,因10 kV高压开关柜故障原因占了较大比重。
保障用电的可靠性,防止因设备故障导致的跳闸停电,影响居民用电。
因此,为了确保在系统出现故障时,电力设备和操作员的生命安全,就需要加强对10kV高压开关柜故障的判断能力,以最快的速度将其排除,确保电网的稳定运行。
2 10kV高压开关柜发生故障的原因2.1 绝缘因素10kV高压开关柜绝缘材质、工艺水平、绝缘及阻燃性能参差不齐,主要有如下问题:1)触头盒的屏蔽结构设计存在缺陷:采用传统型屏蔽网,缩短了高电位与活门间的距离,且屏蔽网面积较大,与树脂结合处难免存在间隙,容易导致局部放电,造成环氧树脂电老化;2)穿墙套管设计不合理:套管爬电比距不满足 20kV/mm 的要求,且由于没有采用双屏蔽结构设计,容易引起套管安装面与内部放电现象,此外屏蔽线未正确安装在套管内侧,长期放电引起绝缘破坏导致闪络;3)安装嵌件设计不合理,在嵌件处有环氧料,由于环氧和金属收缩不一致,安装母排后与环氧不能完全贴平形成小气隙,在运行中引起放电;4)绝缘材料选用不当,如柜内主绝缘件不耐电弧、不耐高温、不阻燃、吸潮,击穿强度低;热缩套厚度不满足要求,易老化开裂等。
绝缘件性能的参差不齐导致了大量开关柜绝缘击穿事故的发生。
2.2 局放因素10kV高压开关柜内结构紧凑,电场分布复杂,极易发生电场分布不均匀引起的设备放电事故,影响设备的安全可靠运行。
交流接触器温升试验浅析电器在工作时,由于电流通过导体和线圈而产生电阻损耗,而这些损耗几乎全部转变为热能。
这些热能将影响电器工作的可靠性和使用寿命。
电器产品中的金属材料在温度高达一定数值以后,其机械强度会显著降低。
另外电器的触头材料,除考虑机械强度外还要考虑它的氧化问题。
一般金属材料的氧化物(银除外)都是电阻率很高的半导体,如铜触头氧化后的接触电阻将增大几十至几百倍,而且氧化的速度与触头的温度有关,当触头温度高于70~80℃时,氧化便会开始剧烈起来。
还有电器产品绝缘材料的绝缘强度随温度的升高也会逐渐降低,当绝缘材料的温度超过极限温度时,材料急剧老化。
温度越高则老化越快,寿命也就越短。
由于电器产品的材料在温度超过一定数值后其上述性能要变坏,因此为保证电器工作的可靠性和使用寿命,根据材料的机械和绝缘等性能的条件,对电器发热部件的温升允许极限值有明确的规定。
温升试验就是测量电器的一些部件在规定的工作条件下的温升值。
因此温升试验是试验中一个重要的安全检验项目。
本文将根据GB14048.4-2010的规定,讨论交流接触器温升试验的要求和方法,以及测量过程中的有关影响因素。
交流接触器工作时的热源包括主回路和电磁系统两部分,主回路发热包括电流流过回路导体时的损耗、动静触头接触电阻的损耗以及连接导线和接线端的损耗;电磁系统发热包括线圈和分磁环的损耗以及铁磁体的损耗。
因此根据标准规定交流接触器的温升试验主要涉及以下几个方面:接线端子的温升,易接近部件的温升,线圈和电磁铁绕组的温升。
一、交流接触器的温升试验要求在GB14048.4-2010中,对交流接触器的发热部件规定了温升允许极限值。
根据规定的试验方法进行试验,所测得的电器各部件温升应不超过以下有关规定值。
1、接线端子的温升接线端子是用来与外部电路进行连接的电器部件,对于交流接触器来说主要包括主电路的接线端子和辅助电路的接线端子。
两种接线端子的温升不应超过GB14048.1-2006表2的规定值。
手车式高压开关柜触头发热的原因及解决措施【关键词】高压开关柜、触头一、楚星高压开关柜出现触头发热案例楚星公司现有手车式、固定式、中置式户内开关柜200余面,在近两年中陆续出现了触头发热的状况,如:大江10KV站进线柜手车梅花触头烧损、磷铵二回馈线柜触头烧损、在35KV站也发现四起鸭嘴式触头发热现象。
这些问题尽管发现及时找机会进行了处理。
但这类发热毕竟对供电系统的安全运行是一个严重的潜在隐患,因此就楚星公司出现的这些问题进行了分析,制定了相应的防范措施。
二.触头发热的原因和预防解决措施对出现故障的触头及相应断路器进行事后观察,发现这些出故障的触头存在一些共性的问题,这些问题交织在一起使触头出现问题。
既有设计选型、验收问题、也有环境腐蚀、装置扩容问题,还有基建施工的问题。
1、在设计阶段招标技术文件或验收出现疏漏。
在楚星公司配置的KYN、JYN开关柜中断路器额定电流为1250A规格的是主要品种,在这一规格上出现问题的触头也最多。
对故障触头的观察发现:触头的配置与断路器额定电流不一致,查阅以往的招标技术文件也未发现对此有明确的要求。
如:110KV站磷铵二回断路器额定电流为1250A,但配置梅花触头为630A规格,该段线路随着生产规模的扩大,实际运行电流在700A左右波动。
对于梅花触头通过查阅资料发现630A规格触头,其触头片数量为24片,该开关柜触头为24片,1250A的则为30片。
显然该回路隔离触头额定电流配置存在与断路器不一致的情况。
在6KV、10KV、35KV站均发现630A或1000A鸭嘴式触头或梅花触头安装在1250A断路器上使用,从各开关站检察情况看,不一致的状况是普遍存在的。
将磷铵二回(用于磷铵二回原断路器触头)的触臂、触头全部更换为30片的1250A 触头后,其触臂温度(触头无法测量)从87℃下降到48℃。
将35KV楚大线鸭嘴触头由1000A跟换为32片的1600A后,其温度从84℃降到34℃。
运营探讨
高压开关柜的实际温升及发热解决措施
张发军,潘亚培,李桂芹
(河南森源电气股份有限公司,河南郑州
在发电厂、工农业生产过程中,都会使用操作简单、安全可靠的手车式高压开关柜,因此手车式高压开关柜的应用范围不断扩大。
但是,手车式高压开关柜在实际使用过程中会因为实际温升出现发热故障。
基于此,围绕高压开关柜的实际温升原因展开讨论,探讨了高压开关柜的实际温升及发热的解决措施,以提高高压开关柜的综合电气性能和供配电Explore the Actual Temperature Rise and Heating Solutions of High Pressure Switchgear
ZHANG Fa-jun,PAN Ya-pei,LI Gui-qin
Henan Senyuan Electric Co.,Ltd.,Zhengzhou
and agricultural production
it can be seen that the application of high voltage switchgear handcart is expanding.
hand-cart type high-voltage switchgear。
高压开关柜断路器触头发热原因分析及预防措施摘要:隔离开关长期工作后,触指和触头接触不良可能导致发热,严重时可能导致触指和触头烧伤。
结合红外测温技术与隔离开关的电气故障测试和金属材料检测分析,能够确定隔离开关发热的具体原因和故障部位,及时进行故障排除处理。
基于此,以下对高压开关柜断路器触头发热原因分析及预防措施进行了探讨,以供参考。
关键词:高压开关柜断路器;触头发热原因分析;预防措施引言近年来,电网发展迅速,电气设备越来越多,许多绝缘开关制造商,质量参差不齐,运行过程中难免出现各种问题。
常见问题(例如隔离开关的热、阻塞和锈蚀)会影响电网的安全稳定运行。
随着电器检测技术的发展和应用,现在可以更早地检测隔离开关发热故障,及时处理,防止发热问题的恶化影响电网安全。
为了提高电网运行的安全性和可靠性,必须重视隔离开关发热问题,深入分析原因,制定对策,彻底消除隔离开关发热的危险。
1高压开关柜手车触头发热的危害高压柜作为电力公司的重要电气设备,支持发电、输电和供电。
同时,高压开关柜是一种基本电气设备,在设备使用过程中出现故障时不能可靠供电。
高压开关柜运行过程中,设备温度升高、热故障的主要原因是触头松动、触头接触不良。
在高压开关柜温度升高、热故障的情况下,电气设备会损坏,修理不仅要花费更多的时间,而且要花费大量资金,给企业带来严重的经济损失。
高压开关柜中手车接触发热情况是由于长期运行所致。
在电流的长期效应下,热效应可以导致温度的升高。
如果接触温度上升超过绝缘设备的临界值,绝缘设备就会受损,导致接地短路或相间短路,甚至断路器和电流互感器爆炸等。
同时,一次事故可能导致相邻设备出现故障,直到影响整个网络的可靠供电。
高压开关柜中连接的手车触头通常由铜排进行,铜排传热性能较高,铜排吸收高压开关柜运行时产生的热量,使所用触头接触式温度升高破裂时,高压开关柜的维护和修理将非常复杂,无法保证高压开关柜的电气性能恢复到原来的水平。
Advances in Energy and Power Engineering 电力与能源进展, 2016, 4(6), 222-228 Published Online December 2016 in Hans. /journal/aepe /10.12677/aepe.2016.46028文章引用: 周文文, 徐卫东, 曾锦河, 刁庆宪, 龙捷峰. 浅谈高压开关设备触头温升影响因素[J]. 电力与能源进展,Discussion on the Influencing Factors of the Temperature Rise of the Contact of High Voltage SwitchgearWenwen Zhou 1, Weidong Xu 1, Jinhe Zeng 2, Qingxian Diao 2, Jiefeng Long 21School of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou Guangdong 2Guangdong Ziguang Electric Co., Ltd., Dongguan GuangdongReceived: Nov. 17th , 2016; accepted: Dec. 12th , 2016; published: Dec. 15th, 2016Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractHigh voltage switchgear is an important equipment for stable operation of electric power system. Reliable operation of equipment becomes the main task of power equipment operation and main-tenance department. For a long time, heat failure has been a prominent problem in the operation and management of power equipment. Based on the understanding of the requirements of tem-perature rise of high voltage switchgear and the analysis of the influence factors of temperature rise, the influence of contact resistance, current-carrying capacity and contact pressure on the temperature rise and safe operation of the equipment is analyzed in this paper. And providing the relevant calculation methods and solutions. The relationship between the arc current and other influencing factors and the temperature rise is also discussed.KeywordsHigh Voltage Switchgear, Contact Temperature Rise, Contact Resistance, Current Carrying Capacity, Contact Pressure浅谈高压开关设备触头温升影响因素周文文1,徐卫东1,曾锦河2,刁庆宪2,龙捷峰21广东工业大学自动化学院,广东 广州 2广东紫光电气有限公司,广东 东莞周文文 等收稿日期:2016年11月17日;录用日期:2016年12月12日;发布日期:2016年12月15日摘 要高压开关柜作为电力系统稳定运行的重要设备,设备的可靠运行成为电力设备运维部门的主要任务,长期以来,发热故障一直是电力设备运行管理过程中的突出问题。
对高压开关设备触头温升的检测也是待解决的问题。
基于对高压开关设备温升标准要求的理解和对温升影响因素的分析,本文分析了触头部位接触电阻、载流量、接触压力对设备温升和安全运行的影响。
并提供了相关的计算方法和解决途径。
也对文献中较少阐述的电弧电流和其他影响因素与温升的关系进行了探讨。
关键词高压开关设备,触头温升,接触电阻,载流量,接触压力1. 引言高压开关设备使用寿命长、封闭严实 、结构紧凑,随着对设备容量和电压等级的要求越来越高,设备的生热密度也越来越高。
高压开关设备的热问题已受到国内外研究专家的广泛重视,面对高额定电流等级的高电压开关柜的需要,通过对开关柜内触头的温升进行定量的计算分析,对影响开关柜温升的各种因素进行研究在开关柜的结构设计中非常必要。
在此背景下,以高压开关触头作为研究对象,对影响设备温升的3种因素进行研究,并对影响程度进行评估。
2. 接触电阻对高压开关设备触头的影响2.1. 电接触理论电接触理论的奠基人Holm 很早就阐述了接触电阻的产生原理,并提出了电接触斑点模型,给出了接触电阻的数学表示式,明确了接触电阻为收缩电阻和膜电阻之和。
文献[1] [2]研究了固定接触面接触电阻的特性,并对Holm 提出的电接触a 斑点进行了研究,讨论了电接触面多斑点的形状和尺寸对接触电阻的影响。
文献[3] [4] [5]对收缩电阻和膜电阻电导问题作了探讨,通过计算机用边界元法对收缩电阻进行了计算。
近些年来,通过对触点建立不同的分析模型使电接触理论不断完善,文献[6] [7]实现了测量仪器对接触电阻的测量,目前对接触电阻的计算越来越趋近于实际应用,工程上常用宏观的经验公式来表达接触电阻()0.102mKR F =该式与接触面接触状况,接触点个数,触头材料性质,接触压力范围等因素有关的指数函数,其中R 将收缩电阻和膜电阻一起考虑,表示接触电阻值,F 是触点接触压力,K 是与触点表面接触状况、触头材料有关的系数,m 是与接触点个数,触头接触压力有关的指数。
2.2. 接触电阻增大的原因及对触头温升的影响分析要保证触头联接部位有一定的接触面积是有难度的,如果接触面积不够,会导致导电端面缩小,如图1所示,电流线在接触点附近急剧收缩,收缩电阻增大,接触损耗2Q I Rt =增大,触头温升升高,这周文文等Figure 1. Diagram of the current carrying capacity through the contact points图1.电流线流经接触点示意图类热故障问题经常发生在隔离开关、断路器动静触头连接处,以及母线连接接头位置。
隔离开关、断路器触头是可分合接触,会因为关合次数和使用年限而导致触头压接部位产生松动,接触电阻会因触头接触状态的不同而改变,母线触头属固定电接触接触,其接触状态一般不会改变。
电流流过电接触位置,由于接触电阻的存在使触头温度升高,触头温升过高会加快触头接触面损坏程度,导致接触电阻进一步增加,触头长期的温升过高最终会降低绝缘层的绝缘水平,缩短开关设备寿命,严重的会因为电压击穿引发开关设备的故障,引发大范围的停电事故。
文献[8]通过设定不同的接触电阻,分别研究了隔离开关、断路器、母线接头的最高温升与开关柜最高温度的关系,实验表明当接触电阻达到一定范围时,开关触头最高温升与接触电阻的曲线关系和开关柜内最高温度与接触电阻曲线关系重合,说明此时触头温度就是柜内最高温度,通过检测柜内温度就可以近似获知触头温度。
文献[9]探讨了低压配电柜温升与接触电阻的关系,此种方法也可以在高压开关柜温升影响分析中应用,通过实验获取接触电阻与触点温升的对应关系,进而可以通过接触电阻判断温升的范围,为开关柜生产厂家提供一定的设计指导。
文献[10] [11]用有限元模拟的接触电阻来等效实际的接触电阻,该研究为接触电阻的计算和接触温升的仿真提供了一种新方法。
接触电阻对触头温升有重要影响,对同一类型的高压开关柜,由试验可取得大量接触电阻与温升的对应关系值,通过曲线拟合找出温升与接触电阻之间的表达式。
2.3. 小结对于固定连接的电接触通过提高接触面压接质量,严格检查触头间超行程、终压力等参数,保证各参数符合要求。
以此控制接触电阻范围,确保温升不超过允许值。
对于可分合的开关触头通过测量仪器监测触头部位的接触电阻,建立接触电阻与温升的对应关系,以便对触头状态及时作出改善。
3. 载流量对高压开关设备触头的影响3.1. 载流量对触头温升的理论分析高压开关设备开关触头接触性能优良,处在额定工作电流状态下时,触头的稳定温升一般能够符合标准要求的范围内。
实际上,高压开关设备往往在工作电流下运行,当触头加载工作电流时,电流流过触头导体回路,由于接触电阻的存在会产生焦耳热,产生的热量一部分使触头自身温度升高,另一部分周文文等通过热传导、热对流、热辐射等方式散失到周围介质中。
当触头温升超过标准规定的限定范围时,会对触头材料机械性能和接触状态造成一定影响,还会使触头外裹绝缘层材料绝缘强度降低。
长期在此状态下运行设备及电网系统造成严重的安全隐患。
研究触头温升与载流量的关系对保障设备的使用寿命,电网的安全运行有重要意义,同时也为高压开关设备使用容量提供一定的理论依据。
在接触电阻为20 μΩ,接触电流分别为40 kA、60 kA、80 kA、100 kA试验条件下,温度传感器测得的触头温升变化如图2所示,4种情况下的温度由室温增加至稳定温升的过程呈对数函数分布,进行函数拟合,可得4种情况下的温升分别为45℃、55℃、78℃、85℃,由此可判定触头稳态接触温升与接触电流呈正相关关系。
3.2. 载流量与触头温升的关系文献[12]研究了断路器整体温升与工作电流的关系,通过设计温升实验,加载70%~100%额定电流,得到不同工作电流下的温升数据,对试验结果进行曲线拟合,并用算例验证了曲线的拟合优度。
文献[13] [14]以传统的电缆线载流量计算公式为出发点,推导出了导体温升与载流量的一系列关系式,阐述了推导公式的应用方法,在通过模拟试验或者已知运行数据的情况下,通过监测载流量、环境温度等相关因素来计算导体的温升。