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1.高电压开关柜过热事故对电力系统的危害

一旦高电压开关柜发生发热故障，不能及时有效地处理和解决，高电压开关柜的故障发生率将大大增加，影响供电可靠性。

多年的工作经验表明，最容易发生热故障的部位是高压开关柜的手车触点:几乎所有高压开关柜的手车触点都是由铜排连接的，但金属铜不仅具有良好的导电性，而且具有良好的导热性。工作状态下高电压开关柜产生的热量会导致铜排快速发热，严重影响高电压开关柜内相应触点的开合性能。高压开关柜手车一旦接触发热事故，不仅麻烦，而且检修高压开关柜手车也很困难。即使经过维护，开关的电气性能也不能完全恢复。

导致高压开关柜加热故障形成的过程不是一蹴而就的过程，而是一个“循序渐进”的过程:当高压开关柜接触表面处于恶劣的工作环境或异常时，其温度会升高，电流加热效应的持续作用会促使接触温度逐渐升高。一旦温度上升过快，导致接触温度高于高压开关柜的内部电流互感器的额定耐热标准或高于绝缘套管的耐热标准，电流互感器和绝缘套管将被损坏，导致单相或两相短路，最终加热故障的破坏力将被放大并扩散到其他附属设备，最终影响供配电系统或电力变压器的稳定性，甚至发生火灾甚至爆炸。

2、高电压开关柜过热故障原因

根据系统容量和设备使用标准，通常会检查开关柜型选择的动态稳定性和热稳定性，但在实际运行中，仍有许多复杂因素导致开关柜过热故障。根据笔者积累的开关柜运行管理经验，造成开关柜过热故障的主要原因有几个。

1.机柜内设备异常发热:无论用哪种材料传输功率，都存在材料电阻。在电流和电压的作用下，设备会产生正常的热损失。然而，当电流回路中接头的电阻值太大时，该部分的间隙将放电，热值将急剧增加。当开关柜正常散热不能快速散热时，该部分温度会异常升高。开关柜容易出现过热故障的部分如下:

(1) ①10kV侧母线、刀闸均设置在开关柜的狭小空间内，母线为增加绝缘经常使用绝缘热缩套管，如母线铜不闭合或连接点紧固会造成接触电阻增加；

②开关柜隔离断路器的静态和动态触点未紧密接合，触点不良，形成相应的间隙。电流在这里形成局部放电，导致严重的发热和温度上升。在运行过程中，这种热故障的可能性很高。

(3)柜内电流互感器一般采用全密封环氧树脂浇注结构。该结构的初级绕组和铁芯散热效果差。此外，通常在大电流电路中增加两个连接到头发的热源，这在大电流操作期间导致严重的内部CT加热问题。

2.防护等级因素导致散热不良:为防止人体与开关柜的高压带电部件意外接触和开关柜的异物进入造成设备短路，目前，开关柜基本采用金属全封闭外壳。一般标准要求金属外壳达到IP4X防护等级，即能够阻挡直径大于1.0毫米的金属线或厚度大于1.0毫米的窄条等物体进入的防护标准，这极大地限制了开关柜的散热效率。如果柜内设备异常过热，柜体内的自然通风系统或强制通风系统不能满足散热要求，将导致柜内部件在散热不良的高温环境下绝缘性能逐渐恶化，埋下过热开关柜的隐患。

3.柜体涡流加热:高电压开关柜内部结构设计和材料组合不当，大电流柜涡流加热会导致严重的异常温升。汕头供电局在高峰负荷期间对各站重要设备进行了红外热成像缺陷调查。发现汕头供电局220千伏站主变压器为低开关柜B-C相和A-B相。机柜的内部隔板被加热到大约85℃，导致开关柜机柜的温度达到90℃。确认后，通过大电流在普通钢隔板上产生大涡流来加热主母线。此外，早期开关柜产品的自然和强制排气系统的不合理设计导致了门开口的异常加热。

4.运行维护因素:目前，成套设备开关柜必须按标准通过1.1次温升和热稳定性检查后才能投入运行。然而，在用电高峰季节或维护模式下，由于电网连接和区域供电能力的限制，一些11+主变压器被迫长时间处于满负荷甚至过载状态，这往往导致主变压器的低压进线柜和馈线柜通过较大的电流，导致柜内元件的发热量增加。此外，开关柜的定期检查、预试验和维护的质量也与开关柜的异常温升直接相关。例如，日常维护和清洁忽略了去除机柜中的灰尘和蜘蛛网，由于散热空间狭窄，降低了设备的绝缘能力和机柜中的散热效率。

5.环境因素:国内气候报告显示，中国南方夏季室外温度保持在35℃ ~ 40℃，少数地区超过40℃。设备本身发出的热量叠加会导致配电室环境温度过高。如果开关柜采用传统的散热方式，并且缺乏通风设施，将会间接增加进入房间的灰尘和湿气的量，使得开关柜处于更差的运行环境中，这将加剧开关柜中主要部件的加热，并形成开关柜的异常加热。

3、高压开关柜热处理及防治措施

供热故障对高压开关柜设备和供电系统的运行危害很大。如果不及时处理，将会烧坏与系统相连的大大小小的设备，造成严重的安全事故。从安全角度来看，电力企业应建立综合措施，预防和控制高电压开关柜过热。

1.设备选择和访问控制:国家标准或国际电工委员会标准规定了开关柜设备的设计、制造、测试、安装、安全和环保技术要求。目前，开关柜的许多制造商一般按照通用标准制造。但是，由于不同的区域运行条件和不同的维护管理要求，用户有必要进一步规范制造商的制造标准、技术和质量，严格选择类型和访问条件，从源头上确保开关柜适合“本地化运行”。在温度、湿度和设备容量高的经济发达地区，当开关柜时，过热故障的概率很高。因此，企业有必要对动态热稳定性验证、温升试验、设备温湿度控制和排气系统等提出相应的制造标准和要求。结合实际情况。例如，自动控制柜内的湿度需要设置一个智能数字显示温湿度控制器和一个功率不超过100瓦in 开关柜的加热器。3150A和4000A大电流柜采用额定电流为4000A的真空断路器，配有连续运行寿命不低于2年的优质风机。风扇可以在没有总线断电的情况下进行维护，并且便于更换。禁止用风扇直接吹真空断路器散热。热缩绝缘封装，热缩绝缘厚度不小于2mm，满足温升试验要求(应提供温升试验报告)；对于额定电流为2000安培及以上的柜内电流互感器，在保证内部安全距离的前提下，应尽可能选择穿芯结构电流互感器，以改善电流互感器的冷却条件等。

2.设备更换和改造:一些早期的开关柜产品在技术和结构上仍有不完善之处，导致开关柜温度异常升高，给运行带来很大隐患。对于此类设备，如果使用寿命太长，改造成本太高，应以设备更换为基础。如果局部改造能满足运行要求，则应批准改造，以彻底消除开关柜温升过高的缺陷。我公司处理了涡流影响及通风散热系统造成的3150A开关柜局部加热偏差低的缺陷，实际运行经验证明效果良好。具体措施是:关闭机柜电源，用涡流环境最小的材料组合替代主母线产生的涡流区域，在机柜内部安装最佳通风系统，在配电室安装室内空调，从而降低系统工作环境的温度，取得良好效果。

3.运行维护到位:通过综合实施各种运行维护过热预防和控制措施，结合在0+可能出现的异常升温的主要原因和实际运行中容易发热的部位，是保证0+安全运行的必要条件。如下所示:

(1)负载控制。控制当前负载，减少过载操作次数，防止过热。目前，社会对电力的需求不断增加，使得大部分变压器长时间处于满负荷状态。尤其是主变压器低压进线承受的电流值开关柜往往超标。负载过大会导致部件的加热频率增加，导致温度异常升高。因此，运行管理中应做好负荷预测，合理安排运行方式和负荷切换，尽量避免开关柜满负荷或过载运行。

(2)联系维修。发生开关柜发热事故的主要原因是开关柜断路器手车触头接触不正常，特别是动静触头的啮合状态不理想。维护人员应特别注意触点的维护。重点观察断路器螺钉的紧固情况，必要时更换新螺钉、弹簧等部件，防止隔离触头多次分离和闭合后弹簧老化，导致触头连接松动。同时，在隔离触点上涂抹导电膏和凡士林，以降低接触电阻。

(3)定期检查和预试验。应在开关柜范围内对设备进行定期检查和测试。应根据测试程序逐一进行验证。如果发现异常数据，应结合历史数据进行对比分析，判断设备绝缘容量在开关柜范围内。柜内绝缘劣化或故障部件应及时更换，以消除人为失误给开关设备带来的巨大安全隐患。

④安装在线监控。在线测温装置安装在开关柜内，实时监测开关柜内触头、铜排、辅助部件等运行设备的运行情况。测量装置与电流继电器配合，同时启动风扇。当机柜中的温度或继电器中的电流达到固定值时，风扇开始冷却。如果温度继续上升到另一设定值，则发出报警信号，通知值班员及时处理，也便于维护人员直观判断加热故障情况，锁定过热位置开关柜，实施有针对性的维护处理。

⑤改善作业环境。一般情况下，考虑改善配电室的通风和排风系统，设置空调从整体上控制配电室环境的温度和湿度，以避免开关柜运行过程中的累计温升。