田小東，武衛(wèi)平，秦繪彩，徐　莉（河北鋼鐵集團(tuán)邯寶公司能源中心，河北邯鄲　056015）

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大電流開關(guān)柜觸頭發(fā)熱問題解決方案

田小東，武衛(wèi)平，秦繪彩，徐莉
（河北鋼鐵集團(tuán)邯寶公司能源中心，河北邯鄲056015）

【摘要】通過對部分10 kV大電流開關(guān)柜進(jìn)行技術(shù)性改造，大幅度提升了大電流開關(guān)柜運(yùn)行的安全可靠系數(shù)，解決了10 kV大電流開關(guān)柜觸頭發(fā)熱問題。

【關(guān)鍵詞】大電流開關(guān)柜；觸頭發(fā)熱；改造；應(yīng)用

1　邯鋼10 kV大電流開關(guān)柜運(yùn)行現(xiàn)狀

邯鋼鋼軋泵站、干熄焦發(fā)電、TRT發(fā)電、燒結(jié)余熱發(fā)電等崗位部分10 kV開關(guān)柜長期運(yùn)行在大負(fù)荷、大電流狀態(tài)，在運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)觸頭嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象，直接影響到設(shè)備的安全運(yùn)行，一旦開關(guān)柜發(fā)生弧光短路事故，將造成電力系統(tǒng)大面積停電，煉鋼、軋鋼等生產(chǎn)線大幅度停產(chǎn)、減產(chǎn)的重特大事故發(fā)生。為了確保設(shè)備的正常運(yùn)行和安全，遏制設(shè)備過發(fā)熱現(xiàn)象，降低設(shè)備運(yùn)行溫度，同時對觸臂、觸頭溫度進(jìn)行實時性檢測，需對10 kV大電流開關(guān)柜進(jìn)行技術(shù)性改造。

2　開關(guān)柜觸頭溫度升高原因分析

（1）各中間導(dǎo)電單元（靜觸頭、動觸頭即中間觸頭、動觸頭臂）間彼此接觸點、面間出現(xiàn)斑坑。從而導(dǎo)致接觸面積過小，通流面積減小，單位面積電流加大，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱。

（2）動觸臂與斷路器本體觸座連接臂載流有效面積過小。電流梭在（動觸臂）載流面從大變小時產(chǎn)生電流梭壓縮，通電電流密度加大，從而使通流溫度增大，設(shè)備發(fā)熱。

（3）動觸頭座與觸臂的焊接面積不能滿足運(yùn)行電流的正常通流。

（4）各導(dǎo)電單元部分表面高性能導(dǎo)電介質(zhì)完全損失或變質(zhì)。降低了導(dǎo)電效應(yīng)，增加了相對電阻，這也是設(shè)備運(yùn)行溫度升高因素之一。

（5）各導(dǎo)電單元（動觸臂、中間觸頭、靜觸臂）異線性（不同心）。造成的不完全接觸，減小有效導(dǎo)電面積，從而導(dǎo)致熱效應(yīng)嚴(yán)重，設(shè)備溫度升高。觸頭尾部采用兩點接觸，與觸臂接觸面形成了一個平面，使觸頭不具有方向性，所以才出現(xiàn)觸頭的撞壞、變形現(xiàn)象（動觸頭自身缺乏自動校正功能）。

（6）因?qū)щ妴卧牟煌?，對觸頭的吻合度及觸頭的安全性嚴(yán)重危害，造成小車觸頭因偏心在推進(jìn)、退出時與靜觸頭相頂撞而損壞，及強(qiáng)勁性分離動觸頭。

3　開關(guān)柜觸頭發(fā)熱解決方案

（1）對觸頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。增大觸指接觸點的圓滑度，減小接觸電阻。增加觸指支架的穩(wěn)固性，杜絕手車在分合推進(jìn)退出時的損壞率，主要是確保動觸頭、觸臂及靜觸頭之間的同心性。動觸頭與觸臂間接觸面采用圓弧接觸，對手車與靜觸頭在0～5°偏差內(nèi)能自身校正，做到完全結(jié)合滿足最大接觸面，減小相對接觸電阻，減小通流時接觸電流的相對“負(fù)荷”，從而有效遏制設(shè)備發(fā)熱。

（2）增大動觸臂與連接板間的有效接觸焊接面積，從而使流過焊接處的電流梭密度減小，減小熱效應(yīng)減低設(shè)備溫度。

（3）對觸臂連接板進(jìn)行增容，由原來的12 mm增加到15 mm。觸臂進(jìn)行高鍍層銀全處理，提高導(dǎo)電性能降低導(dǎo)電熱效應(yīng)，從而降低設(shè)備的運(yùn)行溫度。

（4）觸臂尾部平側(cè)增加軟連接，固定在觸臂外底面，連接斷路器觸座內(nèi)側(cè)，增加觸臂與斷路器觸座的載流量，每個固定螺栓外側(cè)增加附墊，使連接板與觸座更完善接觸。

（5）加大動觸頭座與觸臂間的焊接面，從而減小電流梭通過的密度，焊接部采用銀質(zhì)焊接，降低焊接面的相對電阻，做到降低相應(yīng)的熱效應(yīng)，降低溫度。

（6）各導(dǎo)電單元高鍍層銀處理，增加單位導(dǎo)電面積，提高導(dǎo)電性能。

（7）加裝無線測溫裝置，實時監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行溫度。發(fā)射模塊采用手表式安裝，固定牢靠，不影響設(shè)備的原有結(jié)構(gòu)和安全距離，檢修、更換方便。

4　實施效果

通過以上技術(shù)性創(chuàng)新改造，大幅度提升了大電流開關(guān)柜運(yùn)行的安全可靠系數(shù)。以干熄焦發(fā)電并網(wǎng)柜為例，額定電流2500 A，負(fù)荷1600 A以下時，改造前運(yùn)行溫度55℃左右，改造后溫度35℃~40℃；當(dāng)負(fù)荷2000 A時，改造前運(yùn)行溫度60℃左右，改造后溫度維持在45℃~50℃，觸臂及動、靜觸頭同負(fù)荷運(yùn)行溫度較改造前降低20℃左右，減少和避免了因開關(guān)柜觸頭發(fā)熱引發(fā)弧光短路而導(dǎo)致的大范圍停電事故發(fā)生。同時由于可對觸臂、觸頭溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，大幅度提升了大電流開關(guān)柜運(yùn)行的安全可靠系數(shù)，減少和避免了因開關(guān)柜觸頭發(fā)熱引發(fā)弧光短路而導(dǎo)致的大范圍停電事故發(fā)生。

[參考文獻(xiàn)]

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Solutions for Contact Heating in High Current Switchgear Cabinet

TIAN Xiaodong，WU Weiping，QIN Huicai，XU Li
（Energy Center of Hanbao Company, Hebei Iron and Steel Group Co., Handan, Hebei 056015, China）

【Abstract】Through technical transformation of some 10 kV high current switchgear cabinets at Hanbao Steel, the operation safety and reliability of high current switchgear cabinets were greatly improved and the problem of contact heating in the high current switch cabinets was solved.

【Keywords】high current switchgear cabinet; contact heating; transformation; application

作者簡介：田小東（1985-），男，2007年畢業(yè)于燕山大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事電氣技術(shù)、管理工作。

收稿日期：2015－03－31

【中圖分類號】TM591

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】1006-6764(2015)10-0013-02