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摘要：10kV开关柜长期运行、弹性疲劳、螺絲松动、接触不良等原因会导致设备表面持续发热，导电连接处温度升高。严重时会发生局部熔焊，产生火花或电弧放电，最终导致电气设备损坏。为此，分析了开关柜触点发热的可能原因，并提出了相应的对策。电网油断路器用于清除电网故障和中压配电网的负荷分配。因此，开关柜的安全运行对提高10kV电网的可靠性具有重要意义。本文对上述问题进行了详细的讨论。
关键词：电网10kV开关柜;预防触头发热;措施
10kV开关柜是变电站中重要设备之一，也是变电站投切负荷及继电保护动作的最终执行元件，确保10kV开关柜安全稳定运行，在电力系统运行中具有极其重要的意义。在电网中应用的10kV移开式大电流开关柜，长期运行经验表明，其运行状况比较稳定，动作可靠性较高。但随着其运行负荷增加、运行时间增长，逐渐出现了一些缺陷和弊端，需要引起运行维护部门的高度重视。
一、电网10kV开关柜发热所造成的影响
现阶段，电网中传统固定式开关柜已逐渐退入系统，被10kV手车式开关柜所替代，成为电网的中枢心脏，负责连接电能用户与高等电网，控制着电能的分配与转换，在电网运行中起着重要的作用。开关柜中开关元件保障着其高效运转。内部开关元件机械性能检测，是通过载流部分对应的温升试验来完成。内部开关柜元件具有最大允许升温，不能超过这个温度。金属封闭开关设备（包括元件）的温升，通常选取外壳运行环境温度为35℃，则对应的开关柜触头部分温升最大不能超过环境温度的30℃，联接部分温升不能超过40℃。但由于手车式开关柜所采用的移开式结构容易造成开关设备发生触头发热故障.不仅影响到开关元件的电气性能，同时还可能造成开关设备烧毁等事故，导致供配电网发生停电事故。开关柜内电流互感器等元件在大量热量的趋势下，其运行环境将会逐步恶化，甚至可能出现电流互感器爆炸等严重后果，造成事故，导致大面积停电，也直接威胁到运行人员的安全。
二、触头发热的主要原因
2.1设备材质存在问题，设备通流能力不足，重载情况下会异常发热
早期开关柜设备大都没有经过温升试验抽检，厂家存在偷工减料现象，开关柜内所用铜排、静触头、梅花触头等部件的材质普遍存在问题，普遍存在设备通流能力不足的现象，重载情况下会出现大量异常热量。同时个别材质比如开关导电臂、触头盒等选取不利于散热，导致恶性循环。
2.2开关柜存在设计缺陷，导致热量集聚不易散热
产品设计存在以下问题：（1）开关柜内部结构紧凑，众多部件被一起设计至狭窄的柜内，其热量容易集聚。（2）散热风道设计有缺陷，其顶部根本没有设计散热片，且早期3150A的开关柜是没有散热风机的，其热量不易散去。（3）开关柜很多关键部件为不同厂的外购件，厂家在设计、组装过程中存在配合不良的问题，比如开关小车为西门子产，其触臂为自产，而厂家在触臂上设计了绝缘护套，改变了原有的产品结构，易导致其热量集聚。
2.3静触头跟母排连接面接触不良或固定螺栓松动
10kV开关柜静触头是一个圆形的铜体，通过螺栓与母排相连。开关柜的容量不同，静触头铜体、螺栓大小不同。若静触头与母排的接触面积和接触压力达不到规范要求，搭接面小于母排宽度的1.5倍，就会因缺乏足够的搭接压力而导致母排联接点实际电阻增大。若静触头及母排截流偏小，就可引起高压开关触头温度异常。母排与静触头连接面镀银或镀锡，可提高导电性能，降低导电热效应。
2.4动触头坚固弹簧张力不足或选材不当
10kV手车式开关柜采用滑动接触结构，断路器的动触头由多片梯形触指组成。梯形触指安装在触指支架上，梅花触头支架由两个圆形圈及连接杆组成，一般用弹簧把梯形触指坚固在支架上。断路器在工作状态时，触指与静触头和导电臂的接触电阻由坚固弹簧张力决定。坚固弹簧张力不足时，动静触头接触电阻会增大，根据电流的热效应公式Q=I2Rt可知发热会增大，而触头热量传给弹簧，使得弹簧螺旋体的弹性变大。
2.5断路器导电臂连接过松
断路器导电臂与断路器本体触座使用螺栓进行连接，若连接螺栓紧固力偏小，在电动力作用下，导电臂与触座接触电阻将增大，发热可导致真空断路器损坏，因此需定期对固定螺栓进行紧固。
三、相关处理措施
3.1针对设备材质存在问题，设备通流能力不足的问题，制定处理措施
（1）将单孔静触头更换成五孔带风道的触头：五孔触头接触更好，散热更好。（2）将单孔静触头盒更换成五孔带风道的触头盒：五孔触头接触更好，散热更好。（3）将82片梅花触头更换84片梅花触头：新梅花触头为84片，且4条弹簧压力更大，接触更好。
3.2针对开关柜存在设计缺陷，导致热量集聚不易散热的问题，制定处理措施
（1）将整体式触臂更换成硫化镂空处理的触臂，散热更好。（2）在后柜加装4个轴流风机，2进风，2出风。比之前风机风力更大，质量更好。（3）在小车室底部、顶部各加装1个轴流风机，1进风，1出风。比之前风机风力更大，质量更好。（4）在柜体上开散热孔，形成散热通道，有效的将原本封闭的母线室热气排出。
3.3正确测量开关柜回路电阻
由于开关柜设备发热故障大多由触头接触不良造成，因此在维护检修时对断路器直流接触电阻进行定期测量。因弹簧通过大电流会发热退火，易导致弹簧断裂，故在测量真空断路器的回路接触电阻时，不允许电流夹子夹在弹簧上。测量用的夹钳跟触指的接触面小，极易引起测量数据的不准确，因此可制作专门的触指连接件，测量时夹钳跟连接件相连，可减少测量误差。通过测量发现接触电阻超标的部位后，应及时进行处理。
3.4触头及弹簧的材质要求
需对更换的部件进行材质检查。对弹簧用吸铁石检查，确保更换的弹簧为非磁性材料。检测弹簧的张力是否满足使用要求，及时更换老化变色的弹簧，对由弹簧紧固力引起的发热可考虑更换弹簧弹力大一级的弹簧。若固定力矩达到标准，动触头不发热而静触头发热，则最主要的原因是静触头与母排接触不良，母排和静触头的铜质达不到要求，母排、静触头的通流能力偏小，需更换合格的母排及静触头。
3.5对发热量大的开关柜增加散热风机
高压开关柜的密封性较好，热量不易散发，而强制对流散热的效果可达到自然散热的3～8倍，因此一般在总进线柜、母联柜负荷较大的断路器室和母线室的顶部增加散热风机，及时把产生的热量疏散，减少开关柜热堆效应。对风机和温度进行连锁控制，温度低时停风机。风机的配置不低于两台，分开控制，便于一台风机故障时，另一台仍能正常运行。对负载较重的开关柜，订货时要求厂家在断路器室和母线室的柜顶配风机。
3.6负荷大的开关采用RFID无线无源电力在线测温技术
无线测温技术采用无线通信传输温度信号，具有优异的绝缘性能，能隔离开关柜的高压。测温传感器直接安装在发热点上，可准确测量监测位置的运行温度，实现开关柜运行温度的在线监测。
结语：
在条件允许的情况下，可安装在线测温装置，实时监测柜内设备的运行状态。通过这些措施，可以及时发现和预防开关柜内设备的载流故障，提高设备的运行可靠性。
参考文献
[1]苏红生.10kV开关柜触头发热的原因分析及对策措施[J].电工技术，2021（7）：79-81.
[2]李建国，张永平，徐先锋，等.基于最小二乘支持向量机的10kV开关柜触头温度间接计算方法研究[J].计算机测量与控制，2018，26（8）：152-157.
关键词：电网10kV开关柜;预防触头发热;措施
10kV开关柜是变电站中重要设备之一，也是变电站投切负荷及继电保护动作的最终执行元件，确保10kV开关柜安全稳定运行，在电力系统运行中具有极其重要的意义。在电网中应用的10kV移开式大电流开关柜，长期运行经验表明，其运行状况比较稳定，动作可靠性较高。但随着其运行负荷增加、运行时间增长，逐渐出现了一些缺陷和弊端，需要引起运行维护部门的高度重视。
一、电网10kV开关柜发热所造成的影响
现阶段，电网中传统固定式开关柜已逐渐退入系统，被10kV手车式开关柜所替代，成为电网的中枢心脏，负责连接电能用户与高等电网，控制着电能的分配与转换，在电网运行中起着重要的作用。开关柜中开关元件保障着其高效运转。内部开关元件机械性能检测，是通过载流部分对应的温升试验来完成。内部开关柜元件具有最大允许升温，不能超过这个温度。金属封闭开关设备（包括元件）的温升，通常选取外壳运行环境温度为35℃，则对应的开关柜触头部分温升最大不能超过环境温度的30℃，联接部分温升不能超过40℃。但由于手车式开关柜所采用的移开式结构容易造成开关设备发生触头发热故障.不仅影响到开关元件的电气性能，同时还可能造成开关设备烧毁等事故，导致供配电网发生停电事故。开关柜内电流互感器等元件在大量热量的趋势下，其运行环境将会逐步恶化，甚至可能出现电流互感器爆炸等严重后果，造成事故，导致大面积停电，也直接威胁到运行人员的安全。
二、触头发热的主要原因
2.1设备材质存在问题，设备通流能力不足，重载情况下会异常发热
早期开关柜设备大都没有经过温升试验抽检，厂家存在偷工减料现象，开关柜内所用铜排、静触头、梅花触头等部件的材质普遍存在问题，普遍存在设备通流能力不足的现象，重载情况下会出现大量异常热量。同时个别材质比如开关导电臂、触头盒等选取不利于散热，导致恶性循环。
2.2开关柜存在设计缺陷，导致热量集聚不易散热
产品设计存在以下问题：（1）开关柜内部结构紧凑，众多部件被一起设计至狭窄的柜内，其热量容易集聚。（2）散热风道设计有缺陷，其顶部根本没有设计散热片，且早期3150A的开关柜是没有散热风机的，其热量不易散去。（3）开关柜很多关键部件为不同厂的外购件，厂家在设计、组装过程中存在配合不良的问题，比如开关小车为西门子产，其触臂为自产，而厂家在触臂上设计了绝缘护套，改变了原有的产品结构，易导致其热量集聚。
2.3静触头跟母排连接面接触不良或固定螺栓松动
10kV开关柜静触头是一个圆形的铜体，通过螺栓与母排相连。开关柜的容量不同，静触头铜体、螺栓大小不同。若静触头与母排的接触面积和接触压力达不到规范要求，搭接面小于母排宽度的1.5倍，就会因缺乏足够的搭接压力而导致母排联接点实际电阻增大。若静触头及母排截流偏小，就可引起高压开关触头温度异常。母排与静触头连接面镀银或镀锡，可提高导电性能，降低导电热效应。
2.4动触头坚固弹簧张力不足或选材不当
10kV手车式开关柜采用滑动接触结构，断路器的动触头由多片梯形触指组成。梯形触指安装在触指支架上，梅花触头支架由两个圆形圈及连接杆组成，一般用弹簧把梯形触指坚固在支架上。断路器在工作状态时，触指与静触头和导电臂的接触电阻由坚固弹簧张力决定。坚固弹簧张力不足时，动静触头接触电阻会增大，根据电流的热效应公式Q=I2Rt可知发热会增大，而触头热量传给弹簧，使得弹簧螺旋体的弹性变大。
2.5断路器导电臂连接过松
断路器导电臂与断路器本体触座使用螺栓进行连接，若连接螺栓紧固力偏小，在电动力作用下，导电臂与触座接触电阻将增大，发热可导致真空断路器损坏，因此需定期对固定螺栓进行紧固。
三、相关处理措施
3.1针对设备材质存在问题，设备通流能力不足的问题，制定处理措施
（1）将单孔静触头更换成五孔带风道的触头：五孔触头接触更好，散热更好。（2）将单孔静触头盒更换成五孔带风道的触头盒：五孔触头接触更好，散热更好。（3）将82片梅花触头更换84片梅花触头：新梅花触头为84片，且4条弹簧压力更大，接触更好。
3.2针对开关柜存在设计缺陷，导致热量集聚不易散热的问题，制定处理措施
（1）将整体式触臂更换成硫化镂空处理的触臂，散热更好。（2）在后柜加装4个轴流风机，2进风，2出风。比之前风机风力更大，质量更好。（3）在小车室底部、顶部各加装1个轴流风机，1进风，1出风。比之前风机风力更大，质量更好。（4）在柜体上开散热孔，形成散热通道，有效的将原本封闭的母线室热气排出。
3.3正确测量开关柜回路电阻
由于开关柜设备发热故障大多由触头接触不良造成，因此在维护检修时对断路器直流接触电阻进行定期测量。因弹簧通过大电流会发热退火，易导致弹簧断裂，故在测量真空断路器的回路接触电阻时，不允许电流夹子夹在弹簧上。测量用的夹钳跟触指的接触面小，极易引起测量数据的不准确，因此可制作专门的触指连接件，测量时夹钳跟连接件相连，可减少测量误差。通过测量发现接触电阻超标的部位后，应及时进行处理。
3.4触头及弹簧的材质要求
需对更换的部件进行材质检查。对弹簧用吸铁石检查，确保更换的弹簧为非磁性材料。检测弹簧的张力是否满足使用要求，及时更换老化变色的弹簧，对由弹簧紧固力引起的发热可考虑更换弹簧弹力大一级的弹簧。若固定力矩达到标准，动触头不发热而静触头发热，则最主要的原因是静触头与母排接触不良，母排和静触头的铜质达不到要求，母排、静触头的通流能力偏小，需更换合格的母排及静触头。
3.5对发热量大的开关柜增加散热风机
高压开关柜的密封性较好，热量不易散发，而强制对流散热的效果可达到自然散热的3～8倍，因此一般在总进线柜、母联柜负荷较大的断路器室和母线室的顶部增加散热风机，及时把产生的热量疏散，减少开关柜热堆效应。对风机和温度进行连锁控制，温度低时停风机。风机的配置不低于两台，分开控制，便于一台风机故障时，另一台仍能正常运行。对负载较重的开关柜，订货时要求厂家在断路器室和母线室的柜顶配风机。
3.6负荷大的开关采用RFID无线无源电力在线测温技术
无线测温技术采用无线通信传输温度信号，具有优异的绝缘性能，能隔离开关柜的高压。测温传感器直接安装在发热点上，可准确测量监测位置的运行温度，实现开关柜运行温度的在线监测。
结语：
在条件允许的情况下，可安装在线测温装置，实时监测柜内设备的运行状态。通过这些措施，可以及时发现和预防开关柜内设备的载流故障，提高设备的运行可靠性。
参考文献
[1]苏红生.10kV开关柜触头发热的原因分析及对策措施[J].电工技术，2021（7）：79-81.
[2]李建国，张永平，徐先锋，等.基于最小二乘支持向量机的10kV开关柜触头温度间接计算方法研究[J].计算机测量与控制，2018，26（8）：152-157.