智能化交流金属封闭开关设备安装质量管控措施
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摘 要：10kV大电流开关柜运行过程中散热是开关成套厂面对的重要问题，本文针对10千伏大电流开关柜散热设计、负荷、制造工艺等问题，相比小电流出线开关柜，过热问题较突出，为了有效降低大电流开关柜过热问题，避免由于过热问题引起绝缘故障，确保变电站开关设备安全可靠运行，从风道结构设计、材料检验、车间装配、质量检验等方面入手，对10千伏大电流开关柜提出在安装质量上制定了管控措施。
关键词：变电站;大电流;发热故障;开关柜;绝缘
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.161
0 引言
10kV金属铠装移开式开关设备（以下简称开关柜），体积小，结构紧凑，热量散热不佳，当柜内设备温度超过80℃后，有可能会使材料变质，导致绝缘老化，更甚者还可能导致绝缘烧毁导致对地、相间放电等故障，因此只有从开关柜结构设计、材料检验、车间装配、质量检验等影响制造质量的因素入手，采取综合措施，才能达到好的效果。
1 结构设计
（1）风道设计。10kV高压开关柜被金属隔板分隔成四个功能单元隔室，依次为断路器隔室、母线室、电缆室及仪表室，隔室均呈密封状态，特别是断路器室、母线室、电缆室有一次电气连接部分，设备运行中容易产生发热，温度如果不能及时散出，绝缘件长期在高温下烘烤造成老化，绝缘下降引起事故。大电流断路器其中4000A断路器由于受到结构、空间及成本的限制，断路器自然冷却达不到温升的要求，往往采用强制风冷的方法进行冷却。
（2）风机启动设计。风机启动方式一般有两种方式，一种温度启动、一种电流启动。当使用温度启动时，柜内设置温度传感器，当温度达到45℃时自动启动风机，温度降至40℃时返回;当使用电流启动时，当电流超过额定电流的60%时启动风机，当低于额定电流的60%时，延时一定时间返回。由于电流启动风机方式更能直接反映设备运行情况，所用电流启动在变电所大电流柜中得到了广泛应用，对于新上大电流开关柜，可以单独设一只电流互感器作为风机控制器的采样电流，对于现场改造大电流开关柜，可以采用二次CT通过测量互感器二次回路导线感应采样，在不改变一次元件的基础上，解决了风机电流启动问题。
（3）绝缘件设计。高压开关柜柜内设备布局紧凑。柜内绝缘部件都是有机绝缘材料，运行中，有机绝缘材料受电化腐蚀、热、潮气等因素影响，其绝缘性能会发生不可逆的变化。应采取措施防止绝缘件老化速度。柜内绝缘件触头盒采用带屏蔽散热型触头盒，套管采用带双屏蔽型，改善设备电场分布，开关柜内所有绝缘件装配前均应进行局部放电试验，单个绝缘件局部放电量不大于3pC，防止因浇注工艺问题气泡残留过热爆裂扩大事故。开关柜中的绝缘件应采用阻燃性绝缘材料，阻燃等级需达到V-0级。大电流柜分支母排设计采用支撑绝缘子固定方式，支撑绝缘子抗拉强度应不小于8kN，使静触头不因铜排重力作用额外受力，满足动热稳定要求。高压开关柜内设备发生故障，产生的烟雾会进人相邻的母线室、二次设备室、相邻开关柜内，影响其设备的绝缘性能。开关柜间相邻的母线室、二次设备室、相邻开关柜连通部位应采取有效的封堵隔离措施，防止开关柜火灾蔓延。
（4）辅助装置设计。运行中，高压开关柜出现的隐患和故障，主要分为放电、主导流部位发热、绝缘隐患和故障，开关柜应设完整的泄压通道或压力释放装置，当开关柜内产生内部故障电弧时，压力释放装置应能可靠打开，压力释放方向应避开巡视通道和其他设备。运行的高压开关柜内设备使用红外测温仪测温，只能对柜体外部检测，很难直接发现发热点，需要进行对比分析。有条件开关柜静触头、母排、电缆等容易发热地方建议安装无线测温装置，无线测温传感器直接安装静触头上，仪表门上开孔安装智能在线温度监控装置，数据可上传后台监控。
2 材料检验
高压开关柜内元器件，主要应对触头盒、套管、互感器、断路器、静触头、铜排等产品元件把好进货检验关，对于绝缘件按进货检验标准进行抽检试验，抽检比例应不少于5%，进行X射线探伤试验、工频耐压试验和局部放电试验，局部放电量不大于3pC。重点对动静触头、铜排等元件材质、电阻率、镀银层厚度、抗疲劳强度、关键加工尺寸等项目加强监控，对于进貨检验不合格的材料，不得使用或按有关标准规定降级使用。
3 车间装配
（1）高压开关柜内元器件的加工工艺不规范、装配工艺不规范以及现场安装工艺、质量问题，均会使带电运行中形成不均匀电场，产生悬浮电位而发生放电，因此应加强加工工艺及装配工艺，提升高压开关柜燃弧性能。开关柜柜体板材应选择覆铝锌板，厚度≥2.0mm;紧固件强度应选择≥8.8级高强度螺栓，数量应满足燃弧试验要求。
（2）柜内穿柜套管板应选用低磁304不锈钢板，厚度不小于3mm，能有效防止涡流发热问题。
（3）柜体静触头和动触头的接触深度满足15-25mm，大电流柜静触头应采用带散热孔设计，防止热量聚集。开关柜内静触头固定方式：额定电流2500A 及以上开关柜静触头与母排的固定连接应采用5 孔螺栓紧固，按规定力矩紧固并做好标记。提高手车导轨强度，采用3mm不锈钢导轨，提高整体精度，有利于确保动静触头同轴度。
（4）配柜时，应仔细核对断路器手车中的相间距P、极间距H、梅花触头G的尺寸，保证设计柜体时的准确性。应做到开关柜五防装置安装正确、牢固;五防装置调试操作试验各部位闭锁可靠;机械联锁应有足够的机械强度。
4 质量检验
加强高压开关柜的出厂试验管控。对开关柜进行出台出厂试验，并留存试验原始记录、试验报告等数据。除例行出厂试验项目外，应按比例进行温升试验、局部放电试验及雷电冲击试验，对开关柜按照≥2%的比例进行抽检，对检测不合格的样品及时进行分析和整改。如不具备上述试验能力，则应在供货前与具备相应资质的检测机构主动联系送检，保证产品质量。
5 结束语
从结构设计、材料检验、车间装配、质量检验等方面入手，在安装上提出质量管控措施，有效降低大电流开关柜过热缺陷，保证大电流开关柜安全运行。因此，该质量管控措施应得到更为广泛的推广和使用。
参考文献：
[1]何宁琪.10kV大电流开关柜发热分析及工艺改良[J].电器制造， 2014（10）：32-33.
[2]王栋.高压开关柜并柜温升仿真计算及降温优化设计[J].河南电力，2016（04）.
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