封闭式配电设备事故预防研究

封闭式配电设备事故预防研究

曹希峰1张连勇2张岩3

1胜利油田分公司电力服务中心山东东营257000

2胜利油田天然气销售有限公司山东东营257000

3胜利油田分公司海洋采油厂山东东营257237

摘要：通过对封闭式高压配电柜的运行状况与接头发热事故调查统计，列举此类事故的主要原因，对预防此类事故的方法进行了初步的研究、分析，得出可行的高压配电柜内接头温度实时监视方法。为同行业内实施具有一定的参考。

关键词：封闭式高压配电柜接头发热事故分析实时监测

0前言

运行中的电力设备接头发热现象较为普遍，如不及时发现并处理就会导致严重的生产事故。近几年电力生产中广泛运用各种先进的温度测试设备，如：红外热成像仪、红外线点温仪等，取得了较好的效果，电力设备接头的温度得到了有效监视，接头发热事故大大减少。封闭式高压柜在运行中不能打开，因此无法测量运行中柜内接头的实际温度。密封式开关柜内接头发热事故在近几年有增长的趋势，已经成为严重影响安全生产的难题。结合生产实践，我们发现接头发热事故主要发生在负荷较重的10kV推车式封闭开关柜内，下面以10kV推车式封闭开关柜为例进行事故剖析。

1封闭式10kV开关柜概况

封闭式高压配电柜以其安全可靠、结构紧凑、占地面积小、操作方便等优点，在开闭站、小区配电室、变电站内广泛使用。在海上油田平台变电站内目前10kV密封式高压配电柜1137台，分布在海上油田83座平台变电站内。由于投产时间前后差距较大，设备型号多样、质量参差不齐、备品备件不全、部分设备老化等问题。

1.1封闭式开关柜结构特点

封闭式高压配电柜的一次设备分布在3个相互独立的隔室内，分别是开关室、母线室、出线室。按规程要求，除实现电气连接、控制、通风而必须在隔板上开孔外，所有隔室呈封闭状态。在开关室内的主开关上一般有6个主插头，有18个流过负荷电流的连接点；在出线室有连接出线电缆的3个主接头与连接旁路刀闸的十几个接点。所说连接点直接流过负荷电流，当负荷较大时存在隐患的连接点就会发热。由于发热点在密封柜内，运行中的柜门禁止打开，值班人员无法通过正常的监视手段发现发热缺陷。发热严重时接头会变红甚至熔断，直接造成生产事故。

1.2封闭式高压配电柜接头事故统计

封闭式高压柜内接头发热事故在近几年屡有发生。10kV开关直接承担用户负荷，其中不少是重要负荷，如果发生突然停电事故，会造成海上油气大面积停产，给胜利油田造成重大经济损失。

2事故原因分析

事故分析发现，其主要原因：检修试验人员工作失误，设备安装连接工艺不当，负荷变化，设备老化变形等。

2.1检修试验人员工作失误

检修人员进行开关检修或试验时必须拆开部分连接点，工作结束时再恢复原样。由于工作人员粗心大意，应安装4根紧固螺栓的接头，只装了3根甚至只装了1根。线路负荷较小时这样的隐患不会被立即发现，当负荷突增时该接头就会过热，造成事故。

2.2设备的安装、连接工艺不当

封闭式高压柜内推车式开关插嘴的位置与固定的插头位置如有偏差，开关推入后插头部分就可能接触不实，造成发热。施工安装过程中，需要运行人员在设备验收时把好关。10kV连接开关的引线一般使用40mm宽铜排，旁路刀闸一般安装在铜排上，出线电缆也在这一位置。10kV电缆较粗，通常只使用1根螺栓来连接运行与备用2条电缆，连接的受力面较小，电流通过的有效截面减小，于是造成发热。

2.3负荷突变的影响

电力负荷的变化会影响设备的温度，正常的负荷变化引起的温度升高不会超过规定的75℃。如果负荷增加的较多或者线路受到短路电流冲击后，设备的薄弱环节就会发热，发热后连接点的材料会发生变形、氧化等物理或化学变化。不及时发现，再次受负荷冲击后，又会过热，经过多次反复的恶性循环，接头的连接状况越来越差，最后直至造成接头熔断事故。

2.4设备老化

随着电网改造的进一步深入，新材料、新工艺、新设备大量在电网中推广应用，设备的健康水平也有了明显提高，但是仍有很多老旧设备还在运行，也是发生问题的重要原因。

3预防接头发热的措施及方法

密封高压配电柜内的接头发热是生产中的难题，常采取的措施有：实行检修人员责任制，更新老旧设备，改进接头的连接、安装工艺等，可以大大减少接头发热事故，从目前的设备状况看要想完全避免接头发热事故工艺水平达不到。于是希望通过实时监控，及时发现开关柜内设备接头发热的迹象，以便采取应对措施，防止出现恶性事故。

3.1目前常用的柜内接头温度监视方法

在接头粘贴测温蜡片；手摸柜门感知柜内温度；通过异常气味发现设备过热；通过异常音响发现设备过热等。粘贴测温蜡片是室外接头常用的测温法，用在封闭柜内有很大局限性，大部分接头通过柜门的观察窗看不到，只能在开关停电检修时检查接头有无过热情况，对预防事故作用不大。当有过热的接头时，一定会有异常气味或者异常声音，特别是连接电流互感器的接头发热时，可以发出强烈的异常气味，工作人员可根据气味的来源作出进一步的判断。总之，通过综合应用以上几种方法可以大概判断开关柜内有无接头发热故障，但是不科学、不严谨，对无人值班的变电站、开闭站无实用价值。

3.2预防封闭柜内接头发热事故的新方法

如何通过科学的方法发现开关柜内的接头发热故障一直是我们研究的课题之一，其一采用直接监测法，在接头上安装温度传感器，将温度信号集中处理，判断接头温度是否超过允许值。其技术难点是温度传感器的安装，温度信号由传感器到处理终端的传送。要求温度传感器直接安装在10kV电压的接头上，其体积有严格限制，不能影响开关的绝缘与正常运行。信号传送使用有线方式是绝对不允许的，通过无线发射存在强电场磁场干扰与发射装置电源不易解决的问题。

其二采用间接监测的研究与试验，在接头位置涂一种特种涂料，使其在规定温度时发出特定气体，在柜顶部安装特定气体的传感器，当气体浓度达一定值时发出报警信号。这一方法的技术难点之一是气体的选择，该气体要求在空气中含量少，不受被测物温升后挥发气体干扰，对此气体检测最好使用成熟的传感器。难点之二是发出气体的涂料的稳定性，要保证在室温中长期存放不挥发。其总体效果不明显。

其三通过监视开关柜内空气温度的方法来判断有无接头发热故障，在每台开关柜顶的排气孔上安装一个温度传感器，如果空气温度达到规定值即发出报警信号；或是柜内空气温度与环境温度差值到规定值时即报警。具体温度报警定值要通过试验的方法确定。我们先将传感器的温度信号经过模数转换后输入计算机作记录，然后将开关的负荷数据（变电站内的监控机实测信息）也存入同一台计算机，通过对比分析，确定开关负荷与温度的关系曲线，根据温度曲线确定其报警温度值。报警信号由计算机发出，直接送到控制室。控制室内的值班员也可以通过计算机随时查询开关柜内的实时温度值。对于无人值班变电站，可以将过热信号作为一个遥测量通过RTU直接送到监控中心。这一测温方法温度传感器安装方便简单，运行可靠，投入较小，技术成熟后可在变电站内大量应用。

4小结

实时监视开关柜内接头温度从目前的生产形势来看还是必要的。总结以上分析看出，通过监视柜内空气温度来间接监视柜内接头的运行状况是可行的，完全可以起到预防接头事故的目的。

参考文献

［1］户内高压配电柜订货技术条件，DL404—91.中华人民共和国行业标准。