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高压开关柜的意义与特点

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-07-13  来源:知网  浏览次数:1835
核心提示:10kV高压开关柜是变电站站内的重要设备,它直接联系着主变及10kV配电线路,起着分配电能,控制负荷、开断故障电流的作用,由于其独特的设备结构、特殊的运行环境,通常给10kV开关柜的在线测温带来巨大的挑战。10kV开关柜内部结构经历了巨大的变化,从初期简单的刀闸,发展到第一代的GG1A型高压金属开关柜,到第二代的XGN型金属封闭式开关柜,再到如今大规模采用的第三代KYN 型中置移开式开关柜(小车柜),柜内设备结构发生了巨大的变化,从发展趋势来看,设备密封性能越来越好,防护等级越来越高、体积越来越小,载流量
 10kV高压开关柜的发展现状

10kV高压开关柜是变电站站内的重要设备,它直接联系着主变及10kV配电线路,起着分配电能,控制负荷、开断故障电流的作用,由于其du特的设备结构、特殊的运行环境,通常给10kV开关柜的在线测温带来巨大的挑战。10kV开关柜内部结构经历了巨大的变化,从初期简单的刀闸,发展到第yi代的GG1A型高压金属开关柜,到第二代的XGN型金属封闭式开关柜,再到如今大规模采用的第三代KYN 型中置移开式开关柜(小车柜),柜内设备结构发生了巨大的变化,从发展趋势来看,设备密封性能越来越好,防护等级越来越高、体积越来越小,载流量越来越大,这些具体结构形式的变化直接影响着测温技术手段的发展和应用。其中第yi代GG1A型开关柜由于结构落后,运行状况较差,已经属于淘汰型的产品,目前在网运行的主要是XGN型开关柜及KYN型开关柜,KYN 型高压开关柜由于其操作方便、载流量大、结构完善,已经成为10k V高压开关柜的主流产品。

高压开关柜在线测温的意义

10kV高压开关柜是电力系统中直接担负着10kV系统负荷分配的电气设备,因通过负荷电流较大,部分开关柜长期通过电流可高达4000A,而柜内接点(插头)接触位置偏移、动静触指弹簧松动、材质不良等因素均会导致触头接触不良,从而产生严重发热。按照国家标准《交流高压电气在长期工作时的发热》(GB763-90)相关要求,10k V高压柜内裸铜或裸铜合金触指zui高允许温度为75度,高压开关柜内设备接头的zui大发热温度不得超过zui高允许发热温度,否则各接点运行温度过高会直接引起10kV高压开关柜事故,因此采用yi种适合的测温方法对高压开关柜接点的温度进行在线实时监测是十分必要的。

截至2009年底,广东电网公司高压开关柜运行数量为59144面,2009年全年,广东电网公司共发生10kV 高压开关柜接头(插头)发热类紧急、重大缺陷 41 起,占10kV高压开关柜紧急、重大缺陷的10.2%,但2009年1月至2010年2月,广东电网公司共发生6起开关柜事故,因发热问题而引起的事故为3起,占所有开关柜事故原因的50%,3 次事故全部引起主变跳闸和10kV 母线失压,导致10kV开关柜大量设备损坏,并造成大面积停电,给社会、用户带来巨大的损失,由此可见10kV高压开关柜内部元件发热缺陷导致安全运行形势异常严重,必须采取有效的监测手段,预防事故的发生。

为提高10kV开关柜运行状况,保护人员安全,目前10kV开关柜(XGN柜、KYN柜)全部为金属密封结构,传统的开关柜测温方法已经不能适用于新的开关柜,尤其是KYN中置移开式开关柜(小车柜),其导电部位在运行时全部由绝缘材料遮挡,常规的红外测温手段无法对其内部设备进行测量,必须采用开关柜内部测量的方法,实时监测大电流开关柜内部元件运行情况,及早发现故障源头,杜绝事故的发生。

高压开关柜在线测温的作用

高压开关柜内部接头主要是螺栓连接或弹簧压紧,当压紧螺栓或压紧弹簧的压紧力不够、接触面不平、触头氧化时,将导致各部件连接处的接触电阻增大,使得高压开关柜触头温度升高过热,而钢制螺丝的金属膨胀系数要比铜质、铝质母线小得多,在运行中随着负荷电流及温度的变化,其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有差异,使接触表面位置错开,形成微小空隙而氧化。当负荷电流减少温度降低回到原来接触位置时,由接触面氧化膜的覆盖,不可能是原安装时金属间的直接接触。每次温度变化的循环所增加的接触电阻,将会使下yi次循环的发热程度增加,所增加的较高温度又使接头的工作状态进yi步变化,因而形成恶性循环,zui终导致部分弹簧、触指变形甚至熔化,导致事故。

由于10kV高压开关柜结构上具有通用性,无论是 XGN 型开关柜,还是KYN型开关柜,不同厂家的设备结构基本保持yi致,高压开关柜内设备的配置、功能、结构极其类似,因此 10kV高压开关柜的发热问题存在着普遍的规律。通过对实际情况中10kV开关柜发热情况的统计分析,发热故障主要出现在开关柜内刀闸接头部位及电缆接头部位,因此可以明确10kV

开关柜的测温只需要针对某些关键点进行,其余设备区域可较少关注,在温度升高时及时、准确的监测关键点的温度变化,在超过允许温度之前发出预警,可使运行维护单位有充分的时间采取控制措施,避免停电事故的发生。

高压开关柜在线测温的特点

根据现场设备的具体结构和运行要求,10kV高压开关柜对测温手段有着特殊的要求:

(1)非接触式测温法不能适应现场的开关柜结构

10kV开关柜柜内部结构特殊,按照现有XGN型及KYN型开关柜具体结构,10kV开关柜内主要包含断路器隔离开关、电流互感器、电缆头等具体设备,为了防止柜内设备因脏污受潮引起污闪事故,同时避免小动物进入造成短路,10kVXGN柜对柜内导电部位全部进行了绝缘热缩包封,而广东电网公司2009年反事故技术措施也明确要求“运行及未投运的移开式开关柜(KYN型开关柜)的导电臂都必须配装绝缘套,今后进入广东电网系统运行的小车柜,开关小车导电臂必须安装绝缘护套”,从而导致柜内需测温的部位大部分被绝缘护套包扎,其现场结构直接决定着红外测温技术无法在10kV开关柜内得到较好的应用。

(2)测温装置高压绝缘问题突出

由于10kV高压开关柜额定电压为10kV,柜内设备运行时带电运行,而测温传感器必须装设于被测物体测量点,属于高压设备,而信号采集装置yi般装设于柜体或柜体外,其外壳与地网相连,即测温传感器和信号采集装置之间存在约10kV的电压,必须采取有效的方式实现高、低压设备的隔离,同时要求测温传感装置不能影响设备间的安全距离,否则会导致开关柜内设备故障造成事故,这是开关柜测温系统工程实践需考虑的shou要问题,同时也是导致10kV开关柜测温技术应用发展缓慢的重要原因之yi。

(3)测温装置不得影响设备原有性能

10kV开关柜断路器、隔离开关均为可操作性设备,需要按照运行方式要求进分合操作,在线测温装置的安装不得影响该部分设备的操作性能,这就要求测温装置能适应现场设备的具体结构,柜内测温传感设备需安装可靠。

(4)10kV高压开关柜柜体运行环境恶劣,电磁干扰严重

10kV高压开关柜柜内为全密封结构,除了部分观察窗外,其余部分均用金属挡板密封,按照开关柜IP3X的防护等级,各柜体缝隙不得大于2.5mm,同时柜内设备运行电流很大,部分大电流柜柜体通过电流为数千安培,甚至达到4000A,且处于变电站站内复杂的电磁环境中,电磁干扰会对测温系统带来较大影响,将直接影响测量设备的数据可靠性。

参考文献:

[1]孙正来.高压开关柜温度在线监测技术研究[D].合肥:合肥工业大学,2007年

[2]周晓莉.发电厂开关柜触头温度无线式监测系统设计[D].太原:太原理工大学2008年

 相关文章:

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关键词:开关柜 高压开关柜

 

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