谈12kV高压开关柜设备的发热原因与其解决方法

发布时间：2022-10-05 10:13 热度：

摘要：本文针对广东地区的地域条件、天气条件及经济发展的需要，阐述解决高压开关柜发热问题的逼切性；从设计原理方面及运行方面指出高压开关柜的发热的主要原因并结合现有开关柜的设计水平与运用条件，提出相关解决方法。
关键词：12kV高压开关柜、设备、解决方法  
一、前言
随着广东电网的飞速发展，中压侧即12kV侧大量使用高压开关柜设备。由于高压开关柜（下称“开关柜”）的大量使用，开关柜的大容量化、小型化与高可靠性的成为至关重要的课题。与其相关的发热问题也不可避免地成为逼切解决的问题。对于广东电网来说发热问题尤其突出，原因有两个：1、广东全省处于亚热带，大部分地区属亚热带季风气候，全省年最高温度为45℃，年最平均温度为22.3℃，最高日平均温度为38℃，相比我国北部地区，广东地区解决开关柜的发热问题的难度更大。 2、由于经济发展的需要，广东省尤其东南部的变电站其低压侧（12kV侧）的额定电流要求达到4000A，甚至5000A。巨大的开关柜容量，使其发热问题难以解决。本文主要针对以上问题在原理方面及运行方面叙述开关柜的发热原因，并提出相应的解决方法。
二、开关柜的发热原因
要说明开关柜的发热原因必须先说明开关柜的发热原理。开关柜的发热现象与热源及传热两方面相关。热源包括柜内的载流导体和导体接触损耗、导磁导体的涡流、磁滞损耗、绝缘材料的介质损耗和柜外热能等。传热包括：⑴热传导。指柜内所有固体物件之间由于温度不均匀产生温差，使至热能传递。⑵柜体对流。指柜内所有固体物件与相接触的空气间有温差产生的传热现象。而且可根据温差的方向不同，热能可从固体表面流向空气，反之亦然。⑶辐射。导体以电磁波形式传递能量，均可发射或接受辐射。
根据以上原理，总结开关柜的发热原因与柜内诸多的热源及不理想的传热途径有着分不开的关系。依据实际开关柜的情况来看，开关柜发热原因为：
1、载流导体的选择不当。根据焦耳定律当电流I（A）流过具有电阻值为R（Ω）的导体时产生的能量损失为功率P（W），功率P由式（1）决定。
 P＝I2R                                 式（1）
其中R为载流导体的电阻，有些厂家为节省成本往往使用较为劣质的材料，由于纯度不够导致在相同额定电流的要求下，R值比较大，发热比较严重。
2、主母线之间、引下线等的接头部位存在较大的接触电阻。由于接头压力的限制，实际接触面积不可能很大，因此接触电阻值比载流导体的电阻值要大得多。较大的接触电阻在开关柜长时间运行后，接触面上会形成一层氧化膜，进一步增大接头的接触电阻，使接头的温度更高，这种接头变热又会加剧接触面氧化，如此反复，最后形成发热故障。
3、开关柜通风设计不合理，不能有效地加强柜内对流，特别一些重要的发热点。
4、人为操作不当。设备的安装时施工人员不按正确的安装工艺操作。如开关柜内小车式开关动触头与静触头的位置如有偏差，开关推入后接触部分就可能接触不良而造成发热。安装时断路器动静触头啮合深度为应达到15～25mm。另一个原因是安装接头螺丝的操作不当，不同的母线截面，不同的安装螺丝截面，其要求的力矩还有操作的步骤要求均有不同。若安装人员操作较为随意，没有严格按照相关的力矩及步骤安装，将会有的连接过紧而导致母线变形，有的连接过松而使母线接触不良，两种操作结果均使得接触电阻增大导致发热。
检修人员进行开关检修或试验时拆开部分连接点，在工作结束时，由于工作人员不按有关安装工艺恢复，导致与上述因不当施工结果一样使得接触电阻增大而