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在電能的生產、輸送、供配以及使用的過程中均離不開高壓開關柜，它是對電能進行調度與輸送的關鍵電氣設備之一，尤其是高壓開關柜內部的電磁交融環(huán)境的穩(wěn)定性更是直接決定了自身功能發(fā)揮的有效性。因此，一旦高壓開關柜出現發(fā)熱故障，并且沒有能夠得到及時有效的處理和解決時，便會大幅度增加高壓開關柜的故障發(fā)生率，同時對供電可靠性產生影響。多年的工作經驗顯示：高壓開關柜最容易出現發(fā)熱故障的部位是其手車觸頭。一旦發(fā)生發(fā)熱故障，不僅會嚴重損害設備自身的性能，而且需要比較長的檢修周期，由此導致的經濟損失也比較巨大。導致高壓開關柜發(fā)熱故障形成的過程不是一蹴而就的，而是一個“循序漸進”的過程。即處于不良工作環(huán)境當中或者自身出現異常情況時的高壓開關柜接觸面溫度升高，同時電流發(fā)熱效應的持續(xù)作用會促使觸頭溫度逐漸提高。一旦這種溫度升高趨勢過快，致使觸頭溫度高于高壓開關柜內部電流互感器的額定耐熱標準或者高于絕緣套管的耐熱標準，便會導致電流互感器和絕緣套管的損壞，造成單相或兩相問短路，最終使得該發(fā)熱故障的破壞力被放大，波及到其他附屬設備，最終供配電系統或者電力變壓器的穩(wěn)定性受到影響，甚至出現火災，乃至爆炸。
幾乎所有的高壓開關柜手車觸頭的連接均利用銅排，但是金屬銅不僅具有良好的導電性能，更具有優(yōu)秀的導熱性能。高壓開關柜在工作狀態(tài)中形成的熱量會使銅排快速加熱，導致高壓開關柜內部對應觸頭的開閉性能受到嚴重影響。一旦高壓開關柜手車觸頭出現發(fā)熱事故，如果要對高壓開關柜進行全面系統地檢修和修護時不僅過程麻煩，而且比較困難。即便經過檢修維護處理，開關的電氣性能也基本上得不到完全的恢復。
1 高壓開關柜發(fā)熱故障的形成原因
導致高壓開關柜發(fā)熱故障的原因比較多，但是綜合起來主要有以下幾個方面：
(1)高壓開關柜的安裝工藝存在問題。在安裝高壓開關柜時需要嚴格依照設備的安裝說明以及相關的技術標準。如果安裝工藝出現了問題，便為高壓開關柜埋下了故障隱患。例如，高壓開關柜內部的小車式開關插嘴和固定式插頭的位置不符合設計要求則導致小車式開關插嘴和固定式插頭的“虛接”，兩者的接觸不可靠導致發(fā)熱的問題。因此，需要專業(yè)人員監(jiān)督設備的施工安裝，并在設備安裝完畢的測試驗收環(huán)節(jié)認真把關，不為設備發(fā)熱故障留下隱患。除此之外，在母線的加工、連接以及安裝環(huán)節(jié)當中，徹底杜絕母線表面不光滑、不平整、未使用專用電力脂等等加工處理紕漏，避免因為這些失誤和紕漏在無形當中增加了母線的接觸電阻值，導致發(fā)熱問題的出現。
(2)設備的試驗和檢修人員未能認真履行工作職責。對高壓開關柜的試驗和檢修需要相關的工作人員具備高度的責任心和認真履行工作職責的能力。通常情況下，試驗人員和檢修人員需要拆開高壓開關柜的某些連接點進行連接，以便能夠對設備進行準確的試驗和檢修。待試驗和檢修工作結束之后，則應該依照原樣對高壓開關柜設備進行連接。但是某些試驗人員和檢修人員責任心不夠、工作態(tài)度不端正，直接忽視了某些細節(jié)問題。例如，緊固螺栓的接頭一共有四個，但是在工作結束之后往往只安裝其中的三個，甚至是只安裝一個；或者是螺栓緊固程度不夠，導致接觸面的壓力過小。如果線路負荷比較小，一般不會出現問題，但是一旦線路負荷突然增大，則過小的接觸面積壓力會直接導致接頭出現過熱問題，特別是電流互感器的連接點。如果接觸面的壓力過小，則出現接頭過熱問題的幾率非常高。推行工作責任制之后，該問題得到了一定程度的緩解。
(3)設備更新換代速度較慢，許多設備超期服役、元件老化變形問題突出。雖然我國在電網當中大力推行應用了眾多的新工藝、新材料和新設備，促進了電網的優(yōu)化改革，但是許多陳舊落后的高壓開關柜設備仍然堅守在工作崗位。此舉雖然表面上是降低了運行成本，但是電網運行的可靠性被無限地降低，出現故障和事故的可能性被大幅度提升。這些陳舊落后的高壓開關柜設備內部的導體原材料純度不夠，降低了該導體材料的電導率。盡管斷路器的工作條件正常，但是導流仍然能夠發(fā)出很高的熱量，使高壓開關柜內部的溫度處于不斷升高的過程中。 (4)運行操作人員沒有掌握高壓開關柜的操作要領。運行操作人員操作刀閘與斷路器的時候，導電觸頭會進入到母線室當中，使小車處于工作位置，行程開關會閉合，并且綠色指示燈亮起。在這個時候，運行操作人員應對小車進行輕輕地搖晃，確保小車完全合上，讓動觸頭和靜觸頭能夠全面的接觸，此時接觸面的電阻值最低，發(fā)熱問題也就得到了有效解決。
(5)電力負荷的突然變化產生的不利影響。電力負荷是影響高壓開關柜設備內部溫度的重要因素，如果電力負荷能夠持續(xù)保持在正常的范圍之內，那么它所導致的高壓開關柜設備溫度上升一般不會超過75℃ 。但是因為短路或者其他原因導致的電流急劇增加會顯著提升電力負荷，高負荷沖擊會加速高壓開關柜設備薄弱環(huán)節(jié)的溫度上升。一旦溫度過高，則容易導致連接點材料氧化、變形、老化加劇等問題。如果這種問題沒有被及時發(fā)現并得到有效處理，則下一次的高負荷沖擊所造成的損害會在上一次損害的基礎之上進行累計。一旦進入惡性循環(huán)，則接頭的連接狀況便會持續(xù)地惡化下去，最終導致接頭熔斷。
- 高壓開關柜發(fā)熱故障的應對措施
（1） 目前經常使用柜內接頭溫度監(jiān)視方法。通過觸頭測溫監(jiān)測開關柜內觸點溫度的運行情況（簡稱開關柜溫度監(jiān)測），可及時有效地防止開關柜的火災發(fā)生。但由于開關柜全封閉運行，內部空間狹小且具有裸露高壓，無法進行人工巡查測溫，因此實現開關柜無源無線測溫系統是保證高壓開關柜安全運行的重要手段。DCT-6G無線通信式高壓開關柜溫度監(jiān)測系統采用無線傳輸信號，隔離開關柜內的高壓。從根本上解決了高壓開關柜內觸點運行溫度不易監(jiān)測的難題。
(2)通過監(jiān)視開關柜內空氣溫度的方法來判斷有無接頭發(fā)熱故障�？傮w方案是在每臺開關柜頂的排氣孔上安裝一個溫度傳感器。如果空氣溫度達到規(guī)定值即發(fā)出報警信號；或是柜內空氣溫度與環(huán)境溫度差值達到規(guī)定值時即報警，具體報警溫度定值要通過試驗的方法確定。我們先將傳感器的溫度信號經過模數轉換后輸入計算機作記錄，然后將開關的負荷數據也存入同一臺計算機，通過對比分析確定開關負荷與溫度的關系曲線，根據溫度曲線確定其報警溫度值。報警信號由計算機發(fā)出，直接送到控制室。控制室內的值班員也可以通過計算機隨時查詢開關柜內的實時溫度值。對于無人值班變電站，可以將過熱信號作為一個遙測量，通過RTU直接送到監(jiān)控中心。這一測溫方法溫度傳感器安裝方便簡單、運行可靠、投入較小，技術成熟后可在變電站內大量應用。
(3)銅管型母線的運用。10 kV開關柜的母線系統目前普遍采用矩形銅母線。這種銅母線在變電站開關10 kV的開關柜中受到尺寸的限制不能過大，但因為電流過大，必須采用多片銅排，這樣自然會極大增加銅的消耗量。如果使用銅管形母線則會帶來這樣一些益處：A:銅管形母線在局部放電、集膚效應、電場均勻度、散熱能力(其表面積大，線管內有足夠的空間進行空氣流通)、動熱穩(wěn)定等都強于矩形銅母線。B:減少銅材使用，節(jié)約成本。C:安裝和使用更為方便。D:10kV開關柜母線系統如若應用銅管母線，其絕緣成本會很高。由于開關柜是～ 個密封的環(huán)境，可以沿用外套熱縮形式。這樣能使價格降低，再結合招標時對技術革新節(jié)約型產品的指導意見，則使單位成本能進一步降低。E:絕緣型銅線管母線在戶外10 kV母線橋及戶內列柜之間的母線橋上有很多年的使用經驗，安全可靠。
總之，高壓開關柜作為供配電企業(yè)非常重要的變電站設備，需要對其發(fā)熱故障進行及時處理，提供電網系統的供電可靠性與供電經濟性。對于高壓開關柜發(fā)熱故障，需要在明確發(fā)熱原因的基礎之上進行有效的處理。
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