中置柜温升分析
10kV进线中置柜发热原因分析及预防
10kV进线中置柜发热原因分析及预防作者：张桂霞来源：《商情》2013年第06期随着油田电网升压改造的进行，10kV中置开关柜以其安全可靠、结构紧凑、占地省、操作方便等优势在改造中得到了广泛的应用。
介绍了10kV进线中置开关柜在运行过程中常见的发热故障，分析了发热故障对设备及电网造成的危害，提出了相关的改进的措施。
10kV开关柜发热故障改进措施中置开关柜的全称为铠装型移开中置式金属封闭开关设备，其分三层结构，上层为母线和仪表室（相互隔离），中间层为断路器室，下层为电缆室。
由于断路器在中间层，所以称为铠装型移开中置式金属封闭开关设备，简称中置柜。
现在运行二队改造变电站中均采用了这种开关柜，分别是坨八变和坨九变。
其中坨八变改造后已经运行了一段时间，在这期间出现的主要问题为发热。
而由于开关柜体的密闭性，开关柜的内部发热现象已成为开关柜使用中的常见问题，并且随着负荷的不断增加，10kV进线中置开关柜发热现象尤其严重，如果不加以控制，将会对设备绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响，直接影响设备及电网的安全稳定运行。
1涡流损耗引起的发热中置开关柜内主变进线和母线都从穿柜套管穿过各金属隔板，当电流很大时涡流磁滞损耗引起的发热将非常严重。
1.1涡流的产生涡流即为电磁感应作用在导体内部感生的电流。
导体在磁场中运动，或者导体静止但有着随时间变化的磁场，或者两种情况同时出现，都可以造成磁力线与导体的相对切割。
按照电磁感应定律，在导体中就产生感应电动势。
因磁心材料的电阻率不是无穷大，绕着磁心周边有一定的电阻值，感应电压产生电流—涡流，流过这个电阻，就会引起损耗—涡流损耗。
如上图所示，在一根导体外面绕上线圈，并把线圈通交流电，那么线圈就产生交变磁场。
由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合回路，所以在导体的圆周方向会产生感生电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就象一圈圈的漩涡，所以这种情况下产生的感应电流被称为涡流。
高压开关柜温升问题分析及解决方案探讨
高压开关柜温升问题分析及解决方案探讨摘要：高压开关柜经常因为温度过高而产生运行上的问题，所以其温升问题对改善改善高压开关柜的性能非常重要。
本文对高压开关柜中温升问题进行分析和解决，希望对其结构和运行方面进行相关的改进，以提高对温升问题的预防效果。
关键词：高压开关柜；温升问题；解决方案前言在电力系统中，开关柜起到了非常重要的作用，决定了用户用电的质量和水平，能够保证用户用电的稳定性。
高压开关柜的温升作用能够衡量高压开关柜是否能够稳定运行，对高压开关柜的发展具有十分重要的作用。
开关柜在进行柜体的设计的过程中需要对内部进行间隔防护措施，并且要求有良好的散热，由于实施过程较为困难，所以容易引起一定的问题。
对于大电流中置柜，在运行过程中需要对散热问题设计良好的解决方案，否则会引起高压开关柜主体设备的老化，缩短了高压开关柜的使用寿命，引起停电事故的发生。
1温升原理简述温升原理主要是在热平衡原理的基础上发展起来的，开关设备在进行发热和散热的过程中经常会出现温升现象。
高压电器通常会产生一定的热量，热量来源包括以下几个方面：首先，电流通过导体的过程中会使电阻损失，由于电阻的热效应而产生热量。
其次，高压电器中的铁磁体由于产生涡流和磁滞损耗而放热。
最后，交流绝缘体内由于介质的存在，在损耗介质的过程中产生热量。
因此，在寻找减少高压电器运行过程中热量损耗的途径时，应该从电阻损耗的降低和涡流、磁滞损耗两方面进行。
根据电流通过载流回路产生的电阻损耗公式可得：[W] （1）在这个公式中，表示附加损耗系数；I表示导体中流过的有效电流；R表示载流回路中的有效电阻，表示回路导体直流电阻，表示电接触电阻，这两部分电阻共同组成了载流回路电阻R。
和的计算公式如下所示：[Ω]（2）[Ω]（3）通过对式（2）的分析，、分别代表导体材料电阻率和导体材料温度系数，L表示导体长度，A表示导体截面积。
对式（3）进行分析，k表示接触材料和接触面积相关的参数；F表示接触压力；m表示接触形式决定的系数。
刍议10kVKYN系列中置柜发热原因及对策分析
刍议 10kV KYN 系列中置柜发热原因及对策分析摘要：10kV中置柜在现代电网建设中发挥着越来越重要的作用。
但在实际生产运行中，仍存在一些不安全的因素，我们只有正视这些问题,思考、分析并从中找出相应的改进措施，才能更好保障电网的安全生产。
关键词：中置柜；发热；对策；电力系统10kV KYN型金属铠装中置柜（10kV中置柜）由于体积小、结构紧凑、“五防”功能完善、操作简易可靠等优点成为近年设备选型的主流，发挥着越来越重要的作用，但在实际生产运行中,仍存在一些不安全的因素,如中置柜易过热等问题已日益突显。
近年随着各地区的负荷大幅上升，特别是沿海工业城市，多向大规模集约化方向转变，用电量高度集中，电网负荷节节创历史新高，电网建设相对懈后，已对供电安全性、可靠性提出了严峻的挑战；其中以10kV中置柜最为突出，中置柜配真空断路器，由于国产设备制作工艺、技术等因素，运行中发现中置柜柜体及断路器极易发热，其中以主变低压侧大电流柜尤其明显，特别是在高温高负荷期间，由于柜内触头（接点）过热引起的急停及烧柜事故也时有发生。
中置柜为封闭结构，柜内触头（母排）温度不能有效检测，已成为夏季高峰、高温期运行的“瓶颈问题”。
1.发热原因分析一是设备在出厂时即不满足相关的技术要求。
中置柜内部实际温升情况，尤其是手车触头、母排连接等部位，通常总是比型式试验测出的数据高。
主要原因是型式试验测得数据通常是在试验室完成的，持续时间不长，不具备温升累积效应，不能等同于长期运行并持续发热的设备。
二是柜内设备发热。
母排、手车开关、电流互感器等均安装在主变10kV侧中置柜狭小的空间中，它们产生的热量对柜内温度的影响不容忽视。
母排间间距较小，铜材质量不过关，截面积较小，且母排连接点较多，容易氧化、接触不良，导致连接点温度高，在柜内温度较高时导致母排载流能力降低，载流量减小。
三是电流互感器发热问题。
目前，柜内电流互感器(CT)普遍采用全密封环氧树脂浇注式结构。
运行中高压开关柜实际温升分析正式样本
文件编号：TP-AR-L1360In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.（示范文本）编制：_______________审核：_______________单位：_______________运行中高压开关柜实际温升分析正式样本运行中高压开关柜实际温升分析正式样本使用注意：该解决方案资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。
材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。
〔摘要〕对国产JYN、KYN手车柜和合资厂生产的8BK20开关柜的实际温升数据进行分析后发现，运行中开关柜的温升水平均超过型式试验测得数据。
然后，从试验条件、金属膨胀效应、紧固螺栓压力、导体材料电导率等方面进一步分析了温升超标的原因。
最后提出建议，应根据实际情况选用和维护开关柜。
〔关键词〕开关柜；温升；型式试验随着电网的发展和设备技术的提高，10，35 kV系统开关柜在电网中已大量使用。
而开关柜的内部过热现象已成为开关柜使用中的常见问题，由于开关柜体的密闭性，在一些负荷较重的地区，存在开关柜的温升超标问题。
开关柜的温升超标，直接影响设备的安全稳定运行，而且，过热问题是一个不断发展的过程，如果不加以控制，过热程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响。
目前，对电力系统内部使用的开关柜，严格遵守设备采购程序及技术政策，确保入网的开关柜都通过型式试验，尤其对温升的要求比较严格。
中置柜梅花触头发热机理分析及改进设计
中置柜梅花触头发热机理分析及改进设计孟涛; 张丙江; 王亚鲁; 唐锐【期刊名称】《《山东电力技术》》【年(卷),期】2019(046)010【总页数】4页(P32-35)【关键词】梅花触头; 温升; 辅助触头; 记忆合金压片【作者】孟涛; 张丙江; 王亚鲁; 唐锐【作者单位】国网山东省电力公司济南供电公司山东济南 250012【正文语种】中文【中图分类】TM5910 引言高压开关柜是电力系统重要设备之一，具有控制电流通断，保护电网安全运行的作用，在设备检修，投切负荷时，可形成明显分断点。
在配电网中移开式开关柜（中置柜）凭借技术性能高，“五防”连锁功能可靠，安装检修方便等优点而被广泛应用［1］。
移动式开关柜断路器的关键部件梅花触头是多触点、小压力的电气连接装置［1-3］，分为自力型和非自力型两种。
自力型梅花触头依靠材料自身的弹性形变对触头施加压力，而非自力型梅花触头是靠紧箍弹簧的变形提供抱紧力，实现动静触头的可靠接触［1］。
设备长期运行后，梅花触头和柜体静触头连接处的接触电阻因氧化或接触不良而不断变大，导致设备温升问题［3］。
开关柜柜体封闭，常规检测手段无法监测柜内动静触头温度，温升问题无法及时控制，导致触指弹簧失去弹性甚至烧断，当梅花触头失去有效接触面时，接触电阻进一步增大，温升问题恶化，引发开关柜放电爆炸和更严重的电网事故。
因此研制性能更加优异的梅花触头对电网可靠运行具有重要实际意义。
通过两起因紧箍弹簧问题导致触头烧毁的案例，分析了梅花触头发热机理，针对现有梅花触头缺陷，设计出一种带辅助触头、用记忆合金压片取代紧箍弹簧的组合式梅花触头，可有效解决触头温升问题，减少开关故障发生率，提高供电可靠性。
1 事故介绍1.1 事故案例Ⅰ110 kV 开发区变电站1 号主变压器012 开关损毁严重，图1 为爆炸后的012 开关。
现场对设备故障分析发现，012 开关上导电臂动静触头（母线侧）与下导电臂动静触头受损程度相差很大，上导电臂的动静触头基本完好，高温并未引发爆炸，而012 开关下导电臂的动静触头部分高温烧毁，结构已完全改变。
开关柜温升故障分析
组
块及耐高温
成
（150℃）电池的 主机 混合技术。2、接
显示仪表（配 RS485通讯接
收模块3、显示仪 配自有软件，自成
口）
表（配RS485通讯 接口）4、配专用
系统。
配专用软件自成系
软件自成系统或
统或与自动化
与自动化公司成
公司成套。
套。
无线
光纤
红外
安 根据需要测温的部位 将光纤直接缠绕在 将红外光学探头直
由于飘扬在空气中的尘土、灰粉、棉纤维等固体颗粒，在 静电的吸力作用下覆盖于电接触表面而形成。尘埃膜电阻 在外力大时则小，在外力小时则大。母线连接处、动静触 头结合处由于电场分布的不规则，其吸附力尤甚。
2）、吸附膜 是由水分子和气体分子在接触面形成的一层吸附层，
无法完全排除，但压力可使其减少层数。 3）、有机膜 是绝缘材料在温度的作用下，受热分解的有机蒸汽，
• 一些用户认为负荷通常都不会达到电气设备的设 计满容量，设备的温升问题应该不会很突出，但
是实际情况并不尽然。
二、开关柜温升事故案例
1、济南钢铁公司动力厂一变 电站，10kv小车开关柜额 定电流1000A,现场实际运 行电流400A。于2006年4 月发生触头部位相间弧光 短路，柜体烧毁严重。
无线温度传感器种类
测温显示主机的安装： 显示主机可安装在仪表室的一个适当位置。
图3.1.11 测温主机安装示例图一
图3.1.12 测温主机安装示例图二
八、开关柜无线、光纤、红外 测温方案对照表
无线
光纤
红外
产 传感器：金属热电偶、 传感器：
传感器：
品
数据发射模块， 内置感应取电模 光纤
红外光学探头
中置柜温升分析
105
105 100 （见说明7）
65
65 60 （见说明7）
测温的各点
影响温升的因素
一、柜体通风 1250A级的----不考虑通风 2500A级的----自然风冷（设计风道） 3150A以上级的----强制风冷（电动排风机） 二、元器件本身及材料性能； 断路器、铜排、静触头、触头盒 三、柜体加工精度及加工工艺。 1、静触头位置精度； 2、铜排的搭接； 3、动、静触头配合； 4、静触头与铜排的搭接
50
50 50 50 50
裸铜或裸铜合金
在SF6（六氟化硫）中（见说明5）
在油中
115
100 115 115 100
75
60 75 75 60
2 用螺栓的 或与其等效 的联结（见 说明4）
在空气中 镀银或镀镍 在SF6（六氟化硫）中（见说明5） 在油中
在空气中
镀锡 在SF6（六氟化硫）中（见说明5） 在油中 3 其他裸金属制成的或有其他镀层的触头或联结
按照工艺守则要求：M10 螺丝冲11.5mm的孔。现 在冲13mm,加倒角，实际 未接触到15mm.
梅花触头氧化、有磁性？
划痕可看出触头位置不对中？
划痕可看出触头啮合力不够？
冲孔方向（两正两反）微观变形，影响接触面？
痕迹不对中说明铜排接触松动？
改进方案（讨论）
1、加强对元件的检验：VS1、铜排、静触头、触头盒； 2、标准车校验静触头位置； 3、标准台架校验VS1手车； 4、触头盒内铜排2点固定； 5、严格母线加工工艺； 母线与静触头接触面（母线压花），研究压花工艺 注意切边形状，冲孔方向、大小 紧固力矩 静触头固定螺丝长度要合适
为什么要塘锡？
1、开关柜中有许多导电联接面，有电器元件出线端对母排的 联接，也有母排对母排的联接。有电流时导电联接面会发热， 发热量多少与电流密度有关，还与接触面的物理状态密切有 关。 2、从微观角度来看，即使经过精细加工的接触面也是凸凹不 平的，导电作用是通过若干个尖端碰触而实现的，非尖端部 分则留有空气隙。潮湿空气中的水分，以及大气中的尘埃会 渗入空气隙中，在发热和水分作用下接触表面会氧化和污秽， 接触状态变差，接触电阻上升，发热量也就随之增加。所以 电气联接面须有保护措施，最简易的办法是涂抹中性凡士林 或导电膏，它们占据接头间的间隙，不让空气、水分和尘埃 进入，减轻氧化程度。较好的办法是接触面镀锡。锡层质地 软，在螺栓压力下产生延展，增加实际的电接触面积，而且 锡不易被氧化。另外，在锡层保护下，接头的允许发热温度 由90℃提高到105℃，颇有好处。
10kV中置式开关柜过热故障分析与改进建议
10kV中置式开关柜过热故障分析与改进建议作者：方凯来源：《中国科技博览》2018年第02期[摘要]中置式开关柜以其完善的“五防”性能，出色的防护等级，广泛运用于10kV及35kV 配电装置中。
近年，某型大电流中置式开关柜多次出现过热故障，严重时引起爆炸，本文通过比较两种型号的中置式开关柜，分析某型开关柜频繁出现过热缺陷的原因，并提出了相应的改进建议。
[关键词]中置式开关柜、过热、改进中图分类号：S283 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0069-02一、引言中置式开关柜过热点绝大部分位于开关手车动触头与开关柜静触头结合部位，主要原因为两者接触时尺寸存在偏差，导致动、静触头同心度不一致，各部位接触压力不均衡，弹簧受力不均匀。
个别部位由于接触压力过小，接触电阻偏大，大电流运行时易引起过热，导致动触头弹簧过热变形，进一步降低接触压力。
弹簧长期受力不均、过热、金属疲劳的累积，恶性循环，最终导致故障发生（图1）。
二、同心度不一致原因分析检修人员将该型开关柜（以下简称I型）与另一型号故障率较低的开关柜（以下简称II 型）进行比较，寻找I型开关柜不足。
两型开关柜整体结构大体一致，柜体由金属隔板分成母线室、断路器室、电缆室和仪表室四个不同的功能单元。
如需保证动、静触头同心度一致，手车开关的动触头与开关柜内静触头需完全对中。
设计图纸中，I型开关柜设计尺寸与开关手车完全匹配。
但现场工作期间，该型开关柜动、静触头配合情况不容乐观，柜体零部件加工尺寸误差较大，精度难以保证，配合时间隙较大，拼装完毕后无尺寸复核的质量控制流程。
1、开关手车与开关仓配合（1）I型开关柜开关仓与开关手车在宽度上存在较大偏差，导致手车和柜体左右难以对中，并且手车在摇进过程中易发生偏斜。
II型开关柜尺寸配合较好，两侧无间隙（图2）。
（2）I型开关柜开关仓内封板与两侧导轨尺寸配合存在偏差，手车进入开关仓后手车滚轮悬空，未处于两侧承重导轨上，开关手车摇进时沿着封板摩擦进入工作位置。
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（见说明5）
在油中
115
100 115 115 100
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60 75 75 60
2 用螺栓的 或与其等效 的联结（见 说明4）
在空气中 镀银或镀镍 在SF6（六氟化硫）中（见说明5） 在油中
在空气中
镀锡 在SF6（六氟化硫）中（见说明5） 在油中 3 其他裸金属制成的或有其他镀层的触头或联结
× ×
4、要有两点固定。
静触头的固定
柜体加工精度：静触头位置
1、用校验小车来校静触头位置 2、误差应控制在2mm之内； 3、插入深度15~25mm。
母线连接
严格按照母线加工工艺要求
1、影响设备温升的因素很多，其中主要原因之一是 母线连接及母线与电器端子连接处的发热。它们是 设备内温升的主要热源。 2、母线连接处的温升主要受接触面积、接触压力和 接触电阻三方面的影响。
接触压力
按照工艺守则中规定的螺栓大小、孔径及数量、孔 距和扭矩力。
接触电阻
主要因素有：导电材料的硬度，接触面 的粗糙度，接触面的显微几何形状，接 触压力及视在接触面积和膜层电阻
静触头安装
铜排
此面按照此 方向冲孔无 需倒角 切边形状
切边方向不正确影响接触面？
建议切 边形状
冲孔不符合工艺要求,倒角影响接触面？
静触头
要求： 1、T2铜； 2、表面镀银； 3、底面要平、垂直度要高； 4、要用加厚型 1250A （壁厚12.5mm，原7.5mm， 阶梯孔高55mm, 原45mm） 2500 A ？？
触头盒
1、安装尺寸按附图检验； 2、内嵌螺母必须平、正，尺寸符 合图纸； 3、无毛刺、裂痕，其它按环氧绝 缘件要求检验；
105
105 100 （见说明7）
65
65 60 （见说明7）
测温的各点
影响温升的因素
一、柜体通风 1250A级的----不考虑通风 2500A级的----自然风冷（设计风道） 3150A以上级的----强制风冷（电动排风机） 二、元器件本身及材料性能； 断路器、铜排、静触头、触头盒 三、柜体加工精度及加工工艺。 1、静触头位置精度； 2、铜排的搭接； 3、动、静触头配合； 4、静触头与铜排的搭接
在空气中
裸铜或裸铜合金 在SF6（六氟化硫）中（见说明5） 在油中 在空气中 1 触头 镀银或镀镍（见说明6） 在SF6（六氟化硫）中（见说明5）
75
105 80 105 105
35
65 40 65 65
在油中
在空气中 镀锡（见说明6） 在SF6（六氟化硫）中（见说明5） 在油中 在空气中
90
90 90 90 90
为什么要塘锡？
1、开关柜中有许多导电联接面，有电器元件出线端对母排的 联接，也有母排对母排的联接。有电流时导电联接面会发热， 发热量多少与电流密度有关，还与接触面的物理状态密切有 关。 2、从微观角度来看，即使经过精细加工的接触面也是凸凹不 平的，导电作用是通过若干个尖端碰触而实现的，非尖端部 分则留有空气隙。潮湿空气中的水分，以及大气中的尘埃会 渗入空气隙中，在发热和水分作用下接触表面会氧化和污秽， 接触状态变差，接触电阻上升，发热量也就随之增加。所以 电气联接面须有保护措施，最简易的办法是涂抹中性凡士林 或导电膏，它们占据接头间的间隙，不让空气、水分和尘埃 进入，减轻氧化程度。较好的办法是接触面镀锡。锡层质地 软，在螺栓压力下产生延展，增加实际的电接触面积，而且 锡不易被氧化。另外，在锡层保护下，接头的允许发热温度 由90℃提高到105℃，颇有好处。
断路器（VS1）
1.断路器必须为各项指标合 格品；
2、梅花触头与静触头啮合 力（经验数据150N）
3.梅花触头中弹簧、卡箍使 用无磁性不锈钢材料。
铜排
1、铜母排必须使用T2以上铜（含铜量≥99.95%，电阻率 为0.17777），表面塘锡； 2、回路电阻的测量： 理论计算一米的回路电阻： R=ρL/S=17.77X1000/778.5 S=10X70+πX5X5=778.75 =22.8µ 3、 630A选TMY-6X60(载流量990A) 1250A选TMY-10X80(载流量1670A) 2500A选TMY-2X10（12）X100(载流量3180A)
中置柜温升
对于全封闭开关柜来说(我公司的KYN27)， 长期的工作电流产生会产生大量的热量，很 难散发到柜外。温度超过一定极限时会对柜 内一次、二次元器件造成严重损害而引发事 故。为了限制温升，必须加强材料要求、制 造工艺的改进。 根据GB11022-1997对温升的要求
最大值 部件、材料和绝缘介质的类别（见说明1、2 和3 ）（见注） 温度 º C 周围空气温度不超 过40º C时的温升 K
接触面积
对接触面的处理在有关标准或规范中都有所要求， 要求达到：一、矩形母线的接触面应整形研平，研 平后的矩形母线减少值应不超过母线厚度的3%。二、 研磨整形后的矩形母线应压花。这里所说的“研平” 是经机械加工，经研平的加工面其表面粗糙度好， 之后再经过压花；压花的目的为进一步增加其微观 接触面积。其原理是：接触面虽经加工，但搭接面 总是具有波纹起伏状；通过压花，形成宏观面接触 为微观点接触，压花形成的麻点在螺栓的拧紧力矩 作用下，使麻点被挤压发生弹性及塑性变形充实周 围的空间，达到增加接触面积的目的。
按照工艺守则要求：M10 螺丝冲11.5mm的孔。现 在冲13mm,加倒角，实际 未接触到15mm.
梅花触头氧化、有磁性？
划痕可看出触头位置不对中？
划痕可看出触头啮合力不够？
冲孔方向（两正两反）微观变形，影响接触面？
痕迹不对中说明铜排接触松动？
改进方案（讨论）
1、加强对元件的检验：VS1、铜排、静触头、触头盒； 2、标准车校验静触头位置； 3、标准台架校验VS1手车； 4、触头盒内铜排2点固定； 5、严格母线加工工艺； 母线与静触头接触面（母线压花），研究压花工艺 注意切边形状，冲孔方向、大小 紧固力矩 静触头固定螺丝长度要合适