开关现象（共4篇）
开关现象 篇1
摘要：针对隔离开关在实际投运中受人为或自然条件等影响, 其过热现象极大地影响变电所的安全运行这一状况, 阐述了隔离开关过热的根源, 着重探讨了隔离开关过热的处理和预防措施, 以提高变电所运行的可靠性。
关键词：隔离开关,过热,故障处理
1 隔离开关过热的根源
隔离开关结构简单, 当电流通过其导流部分时, 我们可以当作是纯电阻回路, 电流的电能除了转化为热能外并没有损耗, 同时, 电能转化热能做功为P=Q/t=I2R, 根据此公式我们发现, 在不考虑外部环境的情况下, 隔离开关过热与其自身通过的电流及回路电阻有直接关系。
2 隔离开关过热分析
2.1 通过电流分析
近两年, 随着公司扩能改造的进行, 铁路运量增大, 车次密集, 万吨大列机车取流高, 在诸如神池南、龙宫、滴流磴等变电所, 过负荷现象也越发频繁。变电所内隔离开关导流部分所经过的电流往往超过隔离开关额定短时耐受电流值, 并且超过连接软母线的载流量, 其产生的热效应超过预期设计, 致使连接触头烧伤、连接线夹过热。
2.2 通过回路电阻分析
笔者认为, 致使回路电阻增大的原因有主观和客观2种。
2.2.1 主观原因
(1) 安装调试人员或施工盯控人员技术水平不高、责任心不够, 导致设备安装工艺不达标。例如机构不灵活、分合闸角度不到位使其接触不密贴, 使用劣质导电膏甚至不用导电膏等。 (2) 运行人员违背变电所操作规程, 分合闸动作不规范。如分合闸时隔离开关冲击力过大, 造成机械卡死, 触头龟裂变形;分合闸动作不够果断, 使触头触指拉弧放电时间过长甚至造成弧光短路。 (3) 检修人员在工作时不细心, 试验后螺栓紧固不到位或者使螺纹滑丝, 线夹、触头触指没有拆解打磨, 使接触部位脏污。
2.2.2 客观原因
(1) 由于天气造成的环境影响, 如高温导致隔离开关导流部分散热慢, 大风使导电膏迅速风干、引线摇摆引起线夹松动, 雨水使导电部分出现锈蚀等。 (2) 双回进线双系统供电造成的一侧系统隔离开关长期处于合闸状态。例如GW4系列隔离开关, 长期合闸导致触片弹簧弹性指标下降, 一旦经过分闸后再次合闸, 触头与触指之间压力将变小, 外加触指进入雨水, 弹簧锈蚀, 回路电阻加倍增大, 直接导致接触面过热, 过热又会进一步加剧弹簧弹性下降, 造成恶性循环。 (3) 双回进线双系统供电造成的一侧系统隔离开关长期处于分闸状态。触片与触头的长期分开会使其金属表面在天气影响下发生氧化反应, 并覆盖灰尘, 这会在开关合闸后形成较厚的电阻层, 增大回路电阻, 造成接触面过热。 (4) 隔离开关的转轴部分经过长时间运行, 质量出现问题。其表现特征为, 检修后试验数据符合标准, 但在运行电流不大的情况下仍出现过热。
3 如何发现隔离开关过热
如果将隔离开关过热当成一个病人“发烧”了, 那么我们作为医生, 主要用以下手段来检查。
(1) 望:通过观察发现过热。如相序油漆有无变色龟裂、示温片有无变色、金属零件有无变色 (铜过热发紫红色, 铝过热发白色) , 雨雪天气隔离开关过热部位有无水汽蒸发、积雪迅速融化, 在夜间所内闭灯巡查时, 隔离开关有无发红、冒火现象等。 (2) 闻:通过嗅觉和听觉发现过热。隔离开关过热有时会伴有强烈的异常气味, 如油漆被烤糊挥发出的气味和油脂被烧焦挥发出的气味。在巡视过程中, 若发现隔离开关有异常的放电声或震动声, 应及时通知检修人员进行检修。 (3) 问:通过设备远程监控隔离开关过热的具体部位和过热程度。如使用远红外测微仪, 可以方便快捷地掌握设备发热情况;在夏季高温或者牵引负荷较大时增加巡视次数, 对重点设备进行跟踪监测。 (4) 切:通过停电检修, 近距离仔细检查其线夹、触头触指、转轴, 对其分合闸进行调试, 清扫其机构箱等。对隔离开关进行回路电阻测试, 全面分析其过热程度。
4 隔离开关过热处理
当处理隔离开关过热时, 检修人员应加强与变电所运行人员的沟通。因为处理局部过热找准部位很重要, 若过热严重, 则有较明显颜色变化示警, 但也有很多情况下过热达不到变色的程度或者变色的部位不易观察, 这就需要使用远红外测温仪来确定过热点。当检修人员到达现场后, 如果与运行人员沟通不足, 或者运行人员叙述不准确, 很可能因处理部位错误而导致重复停电作业。
4.1 触头触指过热处理
检查触头内表面与导电杆接触部分是否有放电痕迹、氧化物, 固定螺母是否松动, 弹垫是否老化。若电动隔离开关是镀银触头, 则用0#砂纸打磨并用破布擦拭, 若是铜触头, 则用钢丝刷清除其表面氧化物。
检查触指内部是否氧化, 将其拆到地面进行完全分解, 更换老化弹簧, 将拆解下的零件用除锈剂或酒精冲洗, 最后按工艺标准进行复装。
检查隔离开关转轴部分, 将其遮雨罩拧开, 拆下其导流软铜片, 将铜片与固定螺栓进行打磨, 清除罩内浮尘。
4.2 引线与连接线夹过热处理
将线夹拆解, 清除线夹内部尘土、油垢, 用钢丝刷打磨线夹内引线的氧化层, 如果螺丝出现滑丝现象则及时更换, 螺丝复紧后在螺杆上均匀涂抹黄油。若引线过热, 则首先应该检查线夹与隔离开关的回路电阻, 若回路电阻符合试验标准, 则可以采取并接软母线的方法进行分流, 减少软母线的载流量。
5 隔离开关过热预防
5.1 安装调试
选择资质过硬、责任心强的施工队伍, 在施工过程中加强盯控, 在验收时用0.05 mm×10 mm塞尺检查隔离开关及连接线夹的密贴程度, 仔细观察隔离开关分合闸角度, 若发现问题就及时调整。
5.2 运行操作
变电所运行人员应按规定进行巡视, 巡视项目包括: (1) 绝缘子是否清洁, 有无异常放电声响。 (2) 示温片与相序漆有无变色。 (3) 引线有无严重摇摆、烧伤。 (4) 隔离开关各部件是否连接良好、正确。 (5) 端子箱及辅助接点盒密闭是否良好, 二次接线、加热回路是否完好。 (6) 定期用远红外测温仪监控隔离开关各部位温度。 (7) 在雨天观察隔离开关导电部位有无水汽蒸发, 在雪天观察触头有无结冰及积雪加速融化迹象等。
运行人员在手动操作隔离开关时, 应严格按照变电所值班员操作规程, 合闸过程中应防止用力过猛导致隔离开关传动机构与触头触指出现机械损伤, 在分闸过程中, 要果断迅速, 以减少电流拉弧对触头触指的烧伤。在操作完毕后, 还应检查隔离开关分合闸是否到位。
5.3 检修试验
检修人员在作业时应重点检修以下几方面: (1) 清除触头、触指表面氧化物, 烧伤严重的要进行打磨或更换备件。 (2) 隔离开关处于合闸位置时, 触头上各接触点是否接触良好;触指上弹簧是否变形, 拉力是否改变, 并测量回路电阻。 (3) 检查传动机构的运转情况, 各部位应动作顺畅, 动作位置准确。若是多极隔离开关, 还应检查各相是否同期。 (4) 检查各连接部位, 紧固螺栓并涂抹均匀黄油。 (5) 清扫绝缘子表面。 (6) 对电气操作回路、辅助接点、防误闭锁装置进行校验。 (7) 对涂漆的零部件每年重新涂漆一次。
5.4 保管存放
产品经验收后, 无论是否立即安装使用, 均应按下列各项存放保管: (1) 隔离开关各磨擦转动部分必须擦净, 并涂上无酸性凡士林保护。 (2) 产品长期存放库房时, 应定期检查 (每次不超过6个月) , 若发现生锈时, 应除去锈层, 涂以防锈剂。
6 结语
高压隔离开关的维护乃至整个牵引变电所的维护, 其实全靠工作人员的用心。专业技术欠缺, 我们可以学, 客观环境恶劣, 我们可以克服, 只要每个人都认真地承担起自己应该承担的责任, 勇于发现自己的差距, 狠抓各项规章制度的落实。只有这样, 才会促使牵引变电所的日常运行及检修质量得到质的飞跃。
参考文献
[1]马振良.变电检修工[M].北京:中国电力出版社, 2007
开关现象 篇2
近年来,开关电源在许多领域例如邮电通讯、军事装备、交通设备、仪器设备、工业设备和家用设备等方面得到了广泛的应用,电源是各电子设备的核心,电源系统出故障就会使整个电子设备不能正常工作,因此,电源系统质量的优劣和可靠性的高低直接决定着整个电子设备的质量。DC/DC开关变换器作为开关电源的核心技术,在实际运行中出现诸如运行状态突然崩溃、系统不能按设计要求运行、系统运行不稳定等不规则和奇异的现象是常有的事。
DC/DC开关变换器的非线性是固有的,在运行中出现非常多非线性现象也不足为奇[1,3],上述不规则和奇异现象是DC/DC开关变换器中混沌现象普遍存在的。一旦DC/DC开关变换器在混沌区域运行,预测不了系统运行状态的原因就是混沌的不确定性,这对DC/DC开关变换器的控制性能造成的影响非常大,甚至会让它完全停止运行。因此,我们不能只在稳定运行区域内研究DC/DC开关变换器,应该在非线性系统混沌现象理论的指导下,研究其运行规律。
1 DC/DC开关变换器混沌现象研究现状
目前,还没给混沌一个统一的定义,但混沌却有被人们普遍接受的基本特征:对初值的极端敏感性、存在不稳定周期轨道的稠密集、具有正的Lyapunov指数,功率谱连续、具有遍历性,普适性等。
早在20世纪80年代末,就有了关于DC/DC开关变换器的混沌现象的研究,而近些年来,这一领域的研究渐渐成为了国际上电力电子技术专家们研究的热门课题。1990年Krein和Bass提出对功率电子电路中的非线性现象进行研究是非常重要的[4]。他们对有界、跳跃以及混沌现象进行了实验观察,指出了非线性系统的有界特性,同时也说明了DC/DC变换器工作于混沌状态并不意味着就是不可靠,虽然早期对此并没有给出严密的理论分析,但却使从事功率电子学工作的专家想起了曾遇到过的一些奇异现象原来在科学上是可以解释的,对这些奇异现象的研究将会对电路的设计有很大益处。随后,Hamill等人在1990年的IEEE功率电子学专家学术会议上宣布了一篇关于Buck开关调节器的混沌现象研究论文,并在IEEE功率电子学汇刊上发表[5]。这篇文章描述的是推导一种简单Buck开关调节器工作在连续导电模式(CCM)下的隐式迭代映射方法,通过对该隐式迭代映射法进行数字实验并演示了倍周期分岔、子谐波以及混沌的存在,并通过仿真和实验证实了其真实性。
1991年,经Hamill等人的研究,发现了Boost变换器工作在电流控制模式下的闭环迭代映射方法[6]。自此以后,许多电力电子技术专家都开始探索分岔图案和混沌吸引子的辨识。1997年,Chan和Tes在文章中指出在间断导电模式(DCM)下的DC/DC变换器条件具备的情况下出现倍周期分叉现象也是有可能的[7]。
在了解了一些DC/DC变换器中的混沌现象之后,一些专家学者就对混沌现象的控制展开研究。1998年,Poddar等人提出了控制PWM型Buck开关变换器中存在的混沌现象的新方法———利用参数扰动的方法。近些年来,专家学者在混沌控制的现象观察,仿真证实等方面做出了新的贡献,提出了一些创新点,这些都有利于研究如何对DC/DC变换器混沌现象进行控制。
2 DC/DC变换器的混沌建模方法
DC/DC开关变换器是一种典型的时变非线性开关电路,所以这种系统也具有复杂的现象:若不能稳定工作,当有些参数改发生变化时,就可能出现分叉、混沌等工作状态。所以其混沌建模一直是一个困难的问题,现有的建模方法分为两类,即纯数值仿真方法和近似离散模型分析法。
上述两种方法各有特点,其中纯数值仿真法虽能发现DC/DC的混沌现象,但比较难解释其发生的机理。现在大部分的功率电子学中的电路都是非自治系统且由周期固定的时钟脉冲驱动,因此离散映射法在其研究中的应用是很合理的[8,10],这种方法的优势主要表现在:使运算量少了,能对DC-DC变换器在稳定工作状态、分叉、混沌等各种线性、非线性现象进行正确分析。离散时间映射有异步切换映射(A-switching map)、同步切换映射(S-switching map)、频闪映射(Stroboscopic map)、成对切换映射(Twoby-two map)。
3 DC/DC变换器混沌发展方向及未来应用
3.1 混沌控制
混沌的控制主要有两大类:无反馈控制法和反馈控制法。其中应用最广的是反馈控制法。至今,已经诞生了更多的混沌控制方法,如:参数自调节控制方法,神经网络控制方法等等。DC/DC变换器混沌控制是一个新的概念和尝试,已引起了非常广泛的注意和兴趣,但是DC/DC变换器的反混沌控制研究却还处于起步阶段,我们期待更多的学者研究出更多更有效的控制方法。
3.2 利用混沌功率谱特性提高电磁兼容性
关于电磁兼容性(EMC)包含以下两点内容:电源能抑制其他设备对其造成的电磁干扰;电源不对其他设备造成电磁干扰。传统的实现电源EMC技术方法如:降低du/dt或di/dt,采用压敏电阻来吸收浪涌电压,阻尼网络抑制尖峰电压,用软恢复特性二极管抑制高频噪声,有源功率因数和谐波校正等。
周期或拟周期震荡信号的频谱是离散谱,而混沌周期振荡输出信号则是一定频率范围内的连续谱,所以当电磁传输功率一样时,非线性混沌系统的频谱平均分配在较宽的范围内,可以利用混沌这种固有的均匀分布频谱功能来提高DC/DC开关变换器的电磁兼容能力(EMC)。利用混沌功率谱特性提高EMC的优点在于不用添加外加设备,节约成本,符合电源日益往小型化发展的趋势。
3.3 利用混沌同步特性进行均流控制
随着微电子技术的迅猛发展,超大规模集成电路的不断涌现,电子设备电源的模块化、智能化已是当今电源技术发展的主流趋势,但是这样使得DC/DC变换器的并联均流对变换器的容量、可靠性等影响比较大。研究表明,利用混沌的同步特性来实现DC/DC变换器的并联均流成为了一个新的研究课题。
3.4 利用混沌初值敏感性提高动态特性
混沌运动对初始值的极端敏感性,表现为从任意靠近两个初始值出发的轨道在一定的时间区域内将会以指数形式分离,我们不需要改变系统的整体结构就能实现混沌系统的控制,这是其他非线性混沌系统所不能做到的。
3.5 利用混沌遍历性进行参数的优化和辨识
混沌运动在其混沌吸引域内是各态历经的,即在有限时间内混沌轨道经过混沌区内每一个状态点,所以可以利用混沌运动在一定的范围内按照自身“规律”能够不重复地遍历所有状态这一特点,把混沌变量的遍历范围最终调整为被优化变量的取值范围,之后再利用混沌变量搜索最优值,这样的效果肯定会优于传统上采用的随机搜索方法,根据上述特点,可以将运用混沌的遍历性运用在电力电子变换器的参数辨识和优化设计中。已有文献表明这种优化方法在模糊电力系统稳定器的最优设计以及静态负荷模型参数辨识中得到应用并取得了成功。
4 结语
开关现象 篇3
1 光电导开关 (PCSS) 的基本原理
1.1 光电导开关的结构
光电导开关的结构, 如图1所示, EL2:GaAs半导体基片有一对平行欧姆接触的电极, 电极之间留有宽度约1 mm缝隙。电极与微带传输线和同轴电缆相连形成开关的输入输出端, 即光电导芯片的一端通过一段微带传输线与一直流电源相连形成直流偏置, 另一端通过微带传输线与一匹配负载相连。当激光脉冲照射到直流偏置的光电导开关的电极缝隙上时, 光电导材料吸收入射光子, 使价带或深层能级的电子激发到导带, 开关内部将产生自由运动的光生载流子, 载流子在偏置电场的作用下定向运动, 光电导开关导通。
光电导开关有两种类型:横向光电导开关和纵向光电导开关。横向开关的激励光脉冲入射方向与偏置电场方向相互垂直;纵向开关中激励光脉冲入射方向和偏置电场方向平行。由于横向光电导开关具有较大的光照面积和电导通道, 实验研究采用横向光电导开关[1]。
1.2 光导开关的两种工作模式
当激励光脉冲能量和偏置电压中的任一参量低于其阈值条件时, 光电导开关输出电脉冲与激励光脉冲具有相似的波形, 即呈线性变化关系, 称光电导开关的这种工作模式为线性工作模式。在线性工作模式下, 开关的闭合与关断由光脉冲时变特性决定, 激励光脉冲产生的光生载流子的时变特性决定开关的工作状态[2]。光电导开关输出电脉冲的上升时间主要取决于触发光脉冲的上升时间, 其下降时间主要取决于光导材料介质弛豫时间和光生载流子的寿命以及载流子渡越开关间隙所消耗的时间。图2是在直流偏置电压为200 V, 用平均功率45 W, 脉宽为113 ns的半导体激光器触发光电导开关产生的线性电脉冲波形, 脉冲脉宽4.6 ms, 幅值162 mV。
当激励光脉冲能量和偏置电压参量同时高于某阈值条件时, 光电导开关一旦导通, 即使激励光脉冲消失, 只要偏置电压维持在某一高压, 光电导开关仍处于导通状态。此时开关的工作状态不再由激励光脉冲时变特性决定, 激励光脉冲只起触发开关导通的作用, 这种工作模式即为光电导开关的非线性工作模式。偏置电压为2 000 V, 50 dB信号衰减时, 用平均功率45 W, 脉宽为113 ns的半导体激光器触发开关得到的非线性电脉冲波型, 如图3所示。非线性电脉冲脉宽0.32 μs, 幅值4.1 V。
2 实验研究
实验中的光电导开关用电阻率大于108 Ω·cm的EL2 补偿高阻砷化镓 GaAs (EL2:GaAs) 材料制成, 电极间隙为1.5 mm。它并非有意掺杂, 而是本身具有EL2 缺陷, 其浓度一般为1×1016～2×1016 cm-3[3]。实验装置的基本结构, 如图4所示。激励光源为半导体激光器, 可输出脉冲间隔可调的十个脉冲组成的脉冲串, 输出波长904 nm, 峰值功率45 W, 单脉冲宽度100 ns左右。JAY-2A型直流高压电源作为光电导开关的直流偏置, 输出电压在100～5 000 V可调。光电导开关输出的电信号经50 dB衰减, 由LECROY 6100示波器观察, 其采样速率1 GHz。观测到的线性和非线性波形, 如图5所示。
为了研究光电导开关非线性产生的电阈值特性, 实验中保持触发激光脉冲能量、脉宽、脉冲串长度和脉冲间隔不变, 实验研究直流偏置随非线性输出次数之间的关系, 并实际测量比较产生非线性输出前后光电导开关的暗电阻。
(1) 实验中首次出现非线性电脉冲直流偏置电压为2 180 V, 产生电信号经50 dB衰减器衰减, 如图6所示。关闭电源及一切设备后, 等待若干小时再次实验, 再次出现非线性电脉冲直流偏置电压降低到1 750 V, 产生的电信号经50 dB衰减器衰减, 如图7所示。重复上述过程, 在更低的直流偏置电压1 630 V下, 产生非线性电脉冲经50 dB信号衰减, 如图8所示。3次试验均采用连续10个脉冲的激光脉冲串触发光电导开关, 脉冲间隔为1 μs。实验表明, 同一光导开关非线性电脉冲会随着电阈值的降低而出现;
(2) 基于上述实验, 又对不同的光导开关重复上述实验过程, 同样观测到产生非线性电阈值不断降低的现象。为探究电阈值降低的原因, 对产生非线性前、后光电导开关的暗电阻进行参数测定。图9为试验前光导开关的伏-安特性曲线。图10是相同的实验条件下共出现6次非线性现象试验后的伏-安特性曲线。图11为试验前、后的伏-安特性对比曲线, 实线为试验前特性曲线, 虚线为实验后特性曲线, 两者对比可见试验后暗电阻明显低于试验前。
3 实验结论
暗电阻的降低属于一种损伤, 激光与半导体光电材料相互作用以及非线性的产生都会使材料表面和其内部发生一系列物理、化学变化。
(1) 激光反复触发光导开关时砷化镓 (GaAs) 材料吸收激光并积累热量, 材料吸收光能转化成热量使得材料内部温度不断升高。反复的激光触发会引起材料表面形态发生变化, 原来光滑平坦的材料表面变得粗糙扭曲, 材料表面形态开始发生变化、引发损伤, 从而使开关性能发生改变;
(2) 在制备和加工过程中, 由于存在制备加工水平有限, EL2 补偿高阻砷化镓 GaAs材料中存在大量的微观缺陷, 这些微观缺陷具有比材料本征吸收大得多的吸收率, 导致材料损伤阈值降低。在材料与激光脉冲相互作用过程中, 缺陷吸收占主导地位使材料内形成局部高温, 热量积累达到一定程度就会造成材料缺陷处发生热损伤过程;
(3) 光电导开关工作于非线性模式时, 通过对其发射的红外荧光拍摄图像可以观测到开关中存在电流丝, 实验测得电流丝的传播速度约为 (2±1) ×109 cm/s, 是室温下高纯GaAs中电子最大漂移速度的100倍。电流丝中载流子浓度约为5×1018 cm-3[4], 高电流密度的电流丝必然有高的热效应, 给光电导开关带来内部损伤。
参考文献
[1]Mikulics M, Zheng X, Adam R, et al.High-Speed Photoconductive Switch Based on Low-Temperature GaAs[J].IEEE Photonics Technology Letters, 2003, 15 (4) :528-530.
[2]林维涛, 阮成礼, 杨宏春.光导开关产生超短电脉冲的实验研究[J].电子科技大学学报, 2003, 32 (6) :131-134.
[3]Amit Garg, Avinashi Kapoor, Tripathi K N.Laser-in-duced Damage Studies in GaAs[J].Optics&Laser Technology, 2003, 35 (1) :21-24.
开关现象 篇4
35KV明集箱式变电站KYN61-40.5型开关柜挂网几年的运行,设备放电发热问题十分突出。发现箱式变通风除潮方面不能满足设备运行需求,开关柜防护等级较高,其散热通风条件较差,由于密封太好而形成凝露且附着在绝缘表面使绝缘介质加速劣化,形成放电过程缩短,严重时造成绝缘事故。设备自身设计理念方面存在问题,设计布局不合理,柜内采用的全部是复合绝缘,以增强绝缘性能。在采用了大部分复合绝缘的条件下,开关柜内的凝露潮气等因素也在困扰着开关柜的运行安全。开关柜与电缆沟封堵严密程度达不到要求或长时间运行必然造成细小缝隙。潮气进入不能完全阻止,凝露就越容易发生。如果凝露较严重时,会发生电离现象,同时产生臭氧,从而影响了开关柜的正常运行,甚至引起事故的发生。然而该类问题在长期积累过程后极易诱发安全事故,因此解决此类隐患成为当务之急。
1 隐患现象
(1)母线绝缘层由严重放电痕迹,表面出现黑色胶状物质,表面有明显水汽,铜排裸露处有明显受潮导致的氧化现象并已呈现绿色。
(2)35KV开关柜电流互感器部位发生严重放电现象,设备绝缘层已严重损伤,支架有明显被电弧烧灼痕迹,存在重大隐患,极易造成相间短路引发柜体“爆炸”。
(3)35KV穿墙套管处有明显放电痕迹,绝缘层外表已损伤严重。
(4)35KV绝缘套管内部存在明显放电痕迹,绝缘层损伤严重,有明显黑胶状物质。
2 原因分析
(1)通风不畅,除潮不力
35KV明集箱式变电站外壳以铁皮为主要材料,密封严密,不能满足设备运行需要,其散热通风条件较差,由于密封程度较高,外面潮气进入后形成凝露现象且附着在绝缘表面使绝缘介质加速老化,形成放电的过程缩短。同时,开关柜防护等级较高,潮气在开关内部循环,无法形成对流。加热、除湿装置投入无法改变凝露的现象。
(2)布局不合理
35KV明集箱式变电站在设计理念方面存在问题,布局不合理,最初设计是为了小型化、减少配电室的面积、减少操作人员的劳动强度,所以柜内采用的全部是复合绝缘,以增强其绝缘性能。在采用了大部分复合绝缘的条件下,开关柜内的凝露潮气等因素也困扰着开关柜的运行安全。
(3)封堵不严密
开关柜与电缆沟连通封堵不严密,经过长时间的运行,因应力、劣化等方面原因,可能导致出现细小缝隙,不能完全阻止潮气进入。空气可以从电缆进线口后封板、门板缝隙等处进入柜内,其带有的水分、灰尘、污秽物等也进入柜内。根据空气流体力学原理可知,进入的气流有一种自升通风力。但是现在把气体的上升通道在顶部给堵住了,那么气流就停止在柜内,造成灰尘沉积在导电件和绝缘上,更为严重的是,当温度较高时,水汽会上升至母线室,由于后上板密封,水汽不能向外排出,当温度下降到露点温度以下时,在顶板或内壁表面会发生水珠凝结现象,形成凝露。凝露是否发生取决于室内温度、柜内温度、相对湿度以及露点温度。在一定的温度条件下,空气中的相对湿度越高,结露的温度越是接近环境空气温度,也就是说,环境温度越接近露点温度,凝露就越容易发生。不管空气中的温度如何,形成结露的露点温度始终是低于环境温度。如果凝露较严重时,会发生电离现象,同时产生臭氧,从而影响了开关柜的正常运行,甚至引起事故的发生。
3 采取的措施
(1)增强开关柜自身的散潮能力。对开关柜柜顶的母线室盖板,母线室和电缆室之间的弯板,进行冲打百叶窗,为达到原设计的防护等级,在冲打百叶窗后,增加一层金属密织的防护网。再在母线室后封板进行冲打百叶窗,这样,母线室的空气就能形成对流。在断路器室顶盖盖板冲打百叶窗,前柜门也增加百叶窗进风孔,使之形成对流,利用这两个空气对流的空间,尽可能把潮气散出柜外。注意每年检修时将防护网灰尘予以清扫。
(2)加装除湿装置。改善开关柜运行的外部环境,配置空调、除湿机、排气扇等辅助设备对室内设备除湿、驱潮。对开关柜本身配置的霜露温度湿度控制器合理调配。
(3)更换开关柜内部绝缘件。一是一次带电部分全部采用热缩包裹,在母线搭接处在包裹热缩盒,提高母线绝缘性能。二是相间均采用SMC绝缘板进行相隔,以增强其绝缘性能,减少相间放电引发短路的危险。三是开关柜内绝缘件(触头盒、套管、绝缘子等)全部更换,更换具有屏蔽作用的绝缘件,也就是在母排固定端和动、静触头周围,在环氧树脂浇注的过程时,内部浇注一个导电网圈(屏蔽网)。
(4)通过封堵来防湿。引进专业封堵厂家,制定完整封堵方案,采用进口原料,对箱式变电站进行专业封堵,特别是地下电缆室、电缆沟与设备室之间做到“密而无缝”,防止潮气进入。
4 取得效果
(1)通过近三个月的运行情况显示,开关柜电晕、凝露现象全部消失,穿墙套管、电流互感器无放电现象,母排温度正常,各种设备运行正常。有效地克服35KV明王箱式变电站的安全隐患。
(2)经验与教训
一是加强金属封闭开关柜选型工作,严格按照现有技术要求,规范化、标准化、招标、安装、调试、验收。要完善验收程序,在设备投产验收时,严格执行工程竣工验收制度,按验收细则要求认真把好验收关,确保投运设备质量和现场调试质量。二是坚决贯彻“应修必修,修必修好”的原则,根据设备状况定期对设备进行清扫、试验,重点对开关柜绝缘件进行清扫。三是严格按照周期对变电站设备进行巡视,在高温、阴雨天气加强设备巡视力度,发现异常现象应组织分析,并上报相关领导,及时处理。四是加强运行人员技能培训,熟练掌握高压设备的工作原理、结构、性能、注意事项等内容,以便在处理故障、异常现象、排查隐患时,能及时准确判断。
5 结论