了解這4種主要的加熱危險，遠離高電壓開關柜爆

時間：2020-06-11 14:46 作者：京儀 ID:332。

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1.高電壓開關柜因出口室地板發熱導致的電纜故障

案例:110千伏變電站變壓器只有一個主變壓器。一天，一個“35kV母線接地”的信號被報告，并被檢查為A相故障。然后35kV出線和PW線同時被過流一段保護動作跳閘。設備現場檢查發現，當PD線開關柜后，后下門冒出黑煙，柜門打開。發現a相電纜的端子嚴重燒傷，電纜端子的絕緣層幾乎完全被電弧熔化，露出電纜的內導體(見圖1)。用戶檢查線路后，PW線路的c相出現接地故障。

專業人員檢查了PD線開關柜中的設備，除了A相電纜終端嚴重燒傷外，沒有發現異常。柜內無電弧短路跡象，電纜端子夾無燒熔現象。

圖1局部放電線路開關柜A相電纜終端燒毀

在低于開關柜的電纜隧道中，PD線a相電纜穿過板，在檢查過程中發現電弧燒穿的孔(見圖2)。發現屏蔽線開關柜出線室的底板為鐵板，屏蔽線電纜以分相方式穿過電纜孔。機柜底部的兩塊鐵板之間沒有間隙，它們重疊并壓在一起形成閉合磁路(在A相電纜一側)。當A相電纜終端流過大負載電流時，感應電流在形成閉合磁路的鐵板上，產生的熱量對電纜終端的外部絕緣構成嚴重威脅。

圖2電弧燒穿的孔形成在鐵板上，其中相電纜的PD線穿過鐵板。

根據對上述現象的分析，局部放電線路的A相電纜端子在穿板處受熱損壞，形成薄弱的絕緣點，逐漸發展到鐵板穿孔處的絕緣被燒穿的程度，A相電纜端子向柜體底部鐵板的電弧形成單相接地故障。如果發生故障，由于系統B和系統C的電壓相對較高，PW線C的弱相絕緣將導致不同線路的兩點接地短路，兩個線路保護裝置將同時跳閘。

PD線A相電纜的絕緣弱點可能是電纜敷設過程中的施工質量或維護質量問題。

預防措施

(1)規范電纜終端制造工藝，提高電纜終端制造質量，防止“野蠻施工”。電纜分相敷設穿過底板，開關柜出口室底部鐵板不允許形成閉合磁路。

(2)開關柜出口室的底板應由非導磁材料制成。

(3)開關柜當出口室的底板由鐵板制成時，鐵板必須固定，以防止左間隙因位移而形成閉合磁路。

2、10kV高壓開關柜手動，靜觸頭接觸不良發熱

案例:一天，陽光明媚，環境溫度25℃。一次110千伏變電站10千伏開關柜紅外測溫，發現10kV一次開關柜前門溫度達到34.5℃(見圖3)，當負載電流350A..在負載電流為330A的情況下，b 開關柜時，同一部件的溫度為28.4℃(見圖4)，兩者之差開關柜前門溫度為6.1℃。

圖3a =前門0+紅外測溫圖

圖4b =前門0+紅外測溫圖

在幾次后續溫度測量之后，發現A 開關柜的溫度繼續上升，并且高于其它開關柜的溫度。兩年后的某一天，天氣晴朗，環境溫度為30℃，負載電流為360安；檢測前門溫度在此開關柜時為55℃(見圖5)。當拆除開關柜后柜門進行溫度測量時，發現手車母線側靜觸頭盒較高溫度為69.1℃(見圖6)。因此，懷疑手車的手動觸點和靜態觸點接觸不良。

圖5a =前門0+紅外測溫圖

圖6 b柜母線側靜觸頭盒紅外測溫圖

將手車拉至開關柜進行外部檢查，發現手車和下動觸頭臂的絕緣筒燒壞變形，動觸頭座的復合材料受熱損壞(見圖7)。

圖7手車關閉損壞

母線停電檢查后，發現故障是由于靜觸頭座與母線連接的固定螺栓松動，造成接觸不良和發熱。故障定位從靜觸頭座和母線之間的連接開始，并受到熱傳導的影響，導致動觸頭燒毀。動觸頭上的壓縮彈簧受熱后逐漸退火，緊固力減小，接觸電阻進一步增大，觸指局部燒傷。過熱的靜態觸點如圖8所示。

圖8過熱靜態觸點

發熱缺陷應該有一個逐漸發展的過程。長期大電流作用逐漸發展為輕微發熱，接觸電阻逐漸增大，形成惡性循環。如果不能及時發現，將會導致嚴重的設備事故。

預防措施

(1)堅持在開關柜范圍內對主流接觸部分進行常規紅外溫度測量。

(2)斷路器手車拉出柜檢修時，應更換老化、疲勞的壓縮彈簧和腐蝕的螺栓，并采取防銹措施。

(3)規范設備安裝調試過程，確保手車手動觸點和靜觸點的接觸行程符合標準。設備安裝調試時，必須測量動、靜觸頭的接觸行程。

(4)在安裝、調試和維護過程中，手車手動觸點和靜態觸點的接觸電阻應按規定進行測量。

(5)利用母線停電的機會，檢查各手車手動觸點和靜觸點的接觸行程，檢查靜觸點座的連接螺栓是否松動，及時發現和消除隱患。

(6)進行開關柜工作溫度的檢測，加強對開關柜異常溫度的監測、分析和處理，防止導電回路過熱造成柜內短路故障。

(7)開關柜含有許多有機絕緣成分，加熱后絕緣性能會不可逆地逐漸喪失，可能引起火災。因此，關于主電流接觸部分較高允許溫度和熱缺陷表征的規定應不同于裸金屬導體接觸部分較高允許溫度和熱缺陷表征的規定。建議將主電流接觸部分的較高允許溫度值和開關柜時加熱缺陷的定性溫度值降低10℃。

(8)制造商應嚴格控制產品質量，規范裝配過程，特別是提高工廠的裝配質量。所有螺栓的擰緊力矩應明確規定并滿足要求。

3、母線內高電壓開關柜且手車接觸座接觸部位發熱

案例:一天，陽光明媚，高壓室內環境溫度10℃。當10kV開關柜進行110kV變電站紅外測溫時，發現10kV 1號主進線柜后門溫度達到34.8℃(見圖9)，比其他開關柜柜的表面溫度高14.8℃，比環境溫度高24.8℃。1號主進線柜前門溫度達到27.0℃(見10)，比其他開關柜柜的表面溫度高6.0℃，比環境溫度高17.0℃。根據分析，1號主進線柜存在加熱缺陷，具體加熱部位需要進一步驗證。測量溫度時，10k1主進線柜的負載電流為1152A。

圖9 10kv 1號主進線柜后門紅外測溫圖

圖10 10kv 1號主進線柜前門紅外測溫圖

接下來，測量10kv號主進線封閉母線橋(開關柜端)的表面溫度達到31.0℃(見圖11)，比其他開關柜柜的表面溫度高3.8℃，比開關柜后門的溫度低，表明熱點不在封閉母線橋內，可能在開關柜內的手動、靜觸頭和母線的連接部位。

3天后，檢查10KV號主進線柜是否停電。將手車拉出機柜，并立即對手車進行紅外測溫(剩余溫度)。手車b相動觸頭的整體溫度為42.7℃(剩余溫度)(見圖12)，b相動觸頭的前部溫度為46℃(剩余溫度)(見圖13)，手車母線側的靜觸頭溫度為48.5℃(剩余溫度)(見圖14)，穿板套管處的溫度在開關柜后為39.2℃(剩余溫度)(見圖15)，手車母線側的靜觸頭盒附近的母線排溫度在=的內側和后側這證明手車的手動觸點和靜態觸點的接觸部分不是熱點，在開關柜之后的穿板套管也不是熱點；1號主進線柜手車母線側靜觸頭座與母線排的接觸部位是熱點。

圖11 10kv 1號線封閉母線橋表面發熱紅外測溫圖

圖13 1號主進線柜手車b相動觸頭前部紅外測溫圖

圖14 1號主進線柜手車母線側靜觸頭紅外測溫圖

圖15 1號主進線柜后穿板外殼紅外測溫圖

圖16 1號主進線柜后部靜觸頭盒附近母線紅外測溫圖

通過對紅外測溫圖的分析，可以清楚地看到10K1主進線柜的背面是熱的。停電檢查時，發現主變壓器10K1主入口開關柜后門的B相母線絕緣熱縮管因發熱而開裂變黑，手車母線側母線與靜觸頭座連接處螺栓松動，接觸不良，導致運行時發熱。

預防措施

(1)修訂相關維護和維修程序，規范和完善設備維護和維修作業指導書，防止遺漏必要的工作流程。

(2)規范小型設備維修項目流程，明確主流位置螺栓擰緊力矩。

(3)除了由運行和維護人員定期對設備進行正常紅外溫度測量外，還應在重載條件下進行集中溫度測量，并由維護人員進行專門的溫度測量。

(4)開關柜用銅母線替換內鋁母線。

(5)在高壓開關柜操作期間，紅外熱像儀用于測量溫度，只能檢測機柜外部。很難直接找到熱點，需要進行比較分析。在測試開關柜的每個部分并將其與環境溫度進行比較后，它高于環境溫度，證明機柜中存在熱點。在相同的環境溫度下，幾乎沒有差異的負載電流的表面溫度等于0+。如果有很大的差異，在高溫開關柜有熱點。對于發熱的開關柜，在加強安全監控的情況下，可以打開柜門進行測溫，檢查特定的熱點。設備斷電后立即測量每個零件的殘余溫度也是檢查特定熱點的一種方法。

4、10kV手動接觸壓力彈簧因接觸部位發熱而損壞

案例:一天，陽光明媚，高壓室內環境溫度14℃。當10kV開關柜進行110kV變電站紅外測溫時，發現10kV 1號主進線柜后門溫度達到27.8℃，比環境溫度高13.8℃。1號主進線柜前門溫度達到26.0℃，比環境溫度高12.0℃。根據分析，1號主進線柜存在加熱缺陷，具體加熱部位需要進一步驗證。測溫時，10K1主進線柜的負荷電流為1252A。

經專業人員檢查，確定母線室和后下柜無發熱開關柜，手車甲、乙相母線側動、靜觸頭和甲相下動、靜觸頭的觸頭部分發熱。開關柜電源故障檢查:將手車拉出機柜。發現一個壓縮彈簧在手車的a相母線側(上部)上的移動觸點的端部缺失，并且一個壓縮彈簧在手車的a相母線側上的下移動觸點的導電桿和b相母線側上的移動觸點的絕緣外殼側缺失(見圖17)。當檢查手車的靜態接觸情況時，發現下落的壓縮彈簧留在相應的靜態接觸盒中(見圖18)。

圖17手動觸點缺失壓縮彈簧情況圖。

圖18靜觸頭盒中的壓縮彈簧

檢查靜觸頭盒中的壓力彈簧是否脫落，發現彈簧有斷裂痕跡，但沒有燒蝕。更換壓縮彈簧消除缺陷，10KV號主進線柜恢復正常運行。

之后，利用停電機會調查隱患。共發現7條10kV出線開關柜手動觸點壓縮彈簧存在上述斷裂隱患(見圖19)，因此判定屬于家族缺陷。

同變電站和同型號開關柜有相同的設備隱患，這應該是壓縮彈簧的質量問題。手車上次推入操作位置后，動觸頭的壓緊彈簧斷裂，緊固力減小，觸指與靜觸頭之間的接觸壓力減小，接觸電阻進一步增大，接觸部分受熱。手車A相下動觸頭的絕緣殼側壓縮彈簧和B相母線側動觸頭的導電桿斷裂，使得手車動觸頭和導電桿之間產生熱量。手車手動觸點壓緊彈簧斷裂，可能造成10kV母線接地和電弧短路，也可能因手動觸點和靜觸點起弧而造成母線短路事故。這種變電站10kV開關柜壓縮彈簧多次發生斷裂而沒有造成事故，這是非常幸運的。