KYN28A―12型开关发热问题分析

引言：在电力系统中，KYN28A-12开关柜应用极其广泛，对KYN28A-12型开关柜在实际工程应用中容易发生触头温升及发热故障，已经超出了相关国家标准的规定。此类的危害及现状进行认真分析研究后，并结合多年的化工配电管理经验，提出了一些可行、实用的预防改进措施，充分发挥了开关柜的电气性能，提高了化工供电系统的供电可靠性。

一、前言

KYN28A-12型开关柜是供配电系统中重要的变配电设备，直接关系到生产的安全稳定性。KYN28-12型开关柜是中置型开关柜，包括开关、闸刀、流变等分室安装的一次设备，绝缘强度高、环境影响小；操作性能可靠，电动、手动均可，可实现五防功能；外形美观，深得电力用户的信赖。我们在日常运行管理过程中发现，KYN28A-12型开关柜触头是最容易出现温升发生故障或事故的部位，触头发热会逐步由电气安全隐患转换成开关柜内电气设备元件发生变性扭曲、烧毁等严重事故，甚至引起配电系统大范围停电，直接影响企业的安全有效生产。因此，对KYN28A-12型开关柜触头接触面温升及发热原因进行分析总结，并有针对性地采取相应预防和处理措施，对提高化工企业供电可靠性具有重要的工程应用价值。

二、KYN28A-12型开关发热的原因

KYN28-12型开关柜内的开关、闸刀、流变等分室安装，密封严密，空气被隔离不流通，柜内的空气与柜外的空气形成不了对流，热量散不出去，导致柜内温度升高；设备运行时由于电能损耗，产生的热量使柜内温度升高；环境温度高时温差减小，散热更加困难，设备温度进一步升高。

（一）系统规划设计和检修维护制度不完善

不规范的配电系统设计是开关柜发生触头发热的重要因素之一。在开关柜容量选择时没有进行充分的负荷统计，造成所选的开关设备触头容量与实际运行的容量不匹配。在投运过程中，开关柜长期工作在过负荷运行工况下，导致开关柜触头发热量超过设计需求。而且要求在安装调试过程中，严格将安装调试误差控制在有效值范围内，否则就会导致开关柜进出线与开关设备的触头连接间出现较大的过流间隙，开关柜动静触头间有效接触面小于额定要求值等安全隐患。

（二）工作人员责任心不够

对KYN28A-12型开关进行定期检修维护是保障开关柜安全有效运行的措施之一。工作人员的操作习惯以及开关柜工作环境条件都会造成开关柜触头出现发热。检修运行人员在对开关设备进行大修或预防性试验时，需要将开关设备的连接点进行拆卸调试工作，并按照操作票逐一恢复原工况。有的工作人员觉得操作票太繁杂，喜欢凭借个人想法和意愿进行操作，导致检修维护水平降低，给开关柜留下巨大的安全隐患。

（三）供电负荷剧烈增加

供电负荷剧烈增加是导致开关设备发生烧毁事故的另一大原因。工农业生产规模的不断加大，用户负荷不断的增加，有的企业在进行系统扩容扩建时，没有请专业的电力工作人员进行负荷匹配校核，就直接将大量的外来负荷加在原供配电系统中。外加的电力负荷导致开关设备的实际输出超过自身的额定设计容量，在开机的瞬间巨大的冲击电流直接作用在开关设备上，造成开光设备发生扭曲变形、绝缘性能下降等现象大大降低了开关设备的综合电气性能水平。

（四）热源分析

1.电阻损耗发热

电流经导体时，由于电阻的存在，产生热量。发热的大小可以根据焦耳定律，得出：W= 式中I―流经导体的电流；R―导体电阻；t―通电时间。

回路中电阻过大导致过热，电阻过大的几个疑点：

①连接部位的压紧螺栓或压紧弹簧的压紧力不恰当，表面膜电阻过大，接触电阻增大；

②连接部位接触面光洁度不够或接触面氧化、积灰造成接触电阻增大；

③设备存在设计制造缺陷，造成通流容量较小的“卡脖子”环节。

④真空灭弧室内开关主触头由于压力或接触行程不合标准，造成接触电阻增大。

⑵电介质损耗发热

电气绝缘介质由于交变电场的作用，使介质极化方向不断改变而消耗电能并引起发热。由此产生的发热功率为： 式中：U―施加在绝缘件上的电压；ω―交变电压角频率；C―绝缘层的等值电容；tanδ―绝缘材料介质损耗角的正切值。

电介质损耗和施加在绝缘件上的电压成正比，开关柜内主回路的电压为10kV，产生的电介质损耗很小。开关柜内没有变压器，不用考虑磁滞损耗。介质损产生的热量与电阻损耗产生的热量相比很小，因此主要的热量来源是电阻损耗所产生的热量。

三、KYN28A-12型开关柜手车触头发热的危害

KYN28A-12型手车式开关柜是传统固定式开关柜的改进产品，是生产电能输送和分配调度的直接载体。开关柜触头发热温升现象是个渐变的恶性循环过程，在触头发热安全隐患过程时，很难用普通的检测仪器进行检测，造成开关柜带病运行，开关柜内各元件在持续的温升效应影响下，其电气性能急剧降低，逐步由隐患转换成发热温升事故。当开关柜出现触头松动、接触不良、操作弹簧动作灵敏度下降等现象时，就会导致开关柜的触头或对应的联接部件发生温升现象，持续的电流热效应会加快开关元件发热部件的氧化速度，使得开关柜绝缘水平急剧下降，导致绝缘套管发生绝缘击穿、电流互感器发生爆裂等严重事故。开关柜触头发热量会随开关母线向其他元件转换，在持续的电流冲击下，母线及其他开关设备的电气性能也会下降，给开关柜带来更多的安全隐患，降低了开关柜的供电可靠性，直接影响到企业高效经济的生产发展。

四、防止发热KYN28A-12开关采取的措施

（一）在结构设计方面

因铝锌板为导磁材料，在单相电流通过形成闭环的钢板时会产生涡流，涡流引起钢板发热，并造成能量损耗，在单相电流通过处开隔磁槽来避免涡流的形成，从而减少发热；为保证柜与柜之间的密封性，在开过隔磁槽的敷铝锌板上又加了一块铝板，母线套管安装在敷铝锌板和铝板叠加的双层板上。

（二）加大检修维护力度

配电运行管理人员要定期对开关柜的动作性能、绝缘水平、接触面氧化程度进行试验检测，定期检验动、静触头，以及动作弹簧的综合动作性能。在运行检修过程中，工作人员必须严格根据操作票要求逐一试验校核，并做好相应的记录。加强维护力度，实时清理开关柜内外的灰尘等杂物为开关柜营造一个良好的运行环境。

（三）改善散热条件

在前、后柜门上开对称椭圆长孔，并有凸起帽檐。这样，不但能使柜内、柜外空气流通，而且整齐美观，还能防止灰尘和小昆虫直接飞入开关柜内，保持柜内的清洁。加大柜内和柜外空气交换速度，在开关柜前下柜门内装设2台100W的风扇，在后下柜内装设1台100W的风扇。通过增大柜内外的空气对流速度，使热量不能积存，迅速地散出去。

（四）配备变配电设备自动管理系统

为了提高变配变电系统的综合自动化水平，应该为变配电所控制中心配备微机变配电设备在线自动监测监控管理系统。由于开关柜设备发热故障大多是由触头接触不良造成的，因此可以在开关柜动静触头处按照热敏电阻传感器，实时监测触头的温升效应。通过计算机实时动态的检测系统开关设备运行的参数，及时发现柜内存在的安全隐患和故障，不仅可以减少检修维护人员的工作量，同时可以提高开关设备故障处理效率，保障开关设备高效经济的运行。

参考文献

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[4]仇学礼，叶文勉，王东，童林，KYN28-12型开关柜散热条件改造[J]，安徽科技，2012.

（作者单位：国网山东成武县供电公司）