论文部分内容阅读
摘 要：盖下坝水电站在夏季满负荷运行发电期间，两机一变扩大单元接线的10.50KVⅡ段高压侧开关柜温度高达69.5℃，严重影响电厂机组设备的安全、稳定、经济运行，有必要对开关柜进行技术改造，以改善高压侧开关柜冷却效果，提高设备安全稳定运行的可靠性。
关键词：高压侧开关；温度高；技术改造
1 概况
盖下坝水电站位于重庆市云阳县和奉节县境内的长江一级支流长滩河中上游段，距下游长江入口45km，电站属于引水式水力发电厂，电站总装机3×44MW三台立轴混流式水轮发电机组，电站10.5kV侧通过2条共箱封闭母线把3台发电机与2台变压器采用一机一变加两机一变扩大单元接线。220kV侧采用单母线接线，以1回220kV线路接至云阳220kV变电站。夏季满负荷运行发电期间两机一变扩大单元接线的10.50kVⅡ段高压侧开关柜频繁出现温度高，开关柜壳体温度接近限值，温度的升高，严重影响机组设备的安全、稳定运行。
2 情况介绍
盖下坝水电站自机组投产发电以来，在夏季满负荷88MW运行发电期间两机一变扩大单元接线的10.50kVⅡ段高压侧开关柜温度高，开关柜壳体温度高达69.5℃。根据《电气设备运行规程》、《中小型水电站电气设备运行规程》、《盖下坝水电站运行规程》的规定，封闭母线的最高允许运行温度≤90℃，开关柜壳体最高运行运行温度≤70℃。而电厂10.50kVⅡ段所在的#2、#3两台机组满负荷88MW运行时开关柜壳体温度为69.5℃，已经接近了相关规程规定的限值，将严重威胁发电机组设备的安全稳定运行。
3 10.50 kVⅡ段高压侧开关柜温度升高的危害
3.1 在夏季运行发电期间两机一变扩大单元接线的10.50kVⅡ段高压侧开关柜在满负荷88MW运行时壳体温度高达69.5℃接近限值。严重影响设备的安全稳定运行，为了降低开关柜的温度，只能对机组降负荷运行，才能保证10.50kVⅡ段高压开关柜壳体温度在65℃左右运行，这样就影响到了电厂的经济效益。
3.2 在夏季10.50kVⅡ段高压侧开关柜在#2、#3发电机组满负荷运行时温度高，长此下去，形成恶性循环；开关柜内的动、静触头长期在较高温度下运行，将会直接导致柜内母排螺栓连接处氧化，造成接触面积的环境恶化，严重时可能造成开关柜烧毁的恶性事故；一旦夏季满负荷运行发电期间10.50kVⅡ段高压侧开关柜故障损坏，将会造成厂内#2、#3发电机组将无法发电运行，在洪水季节还可能造成水资源损失。
4 10.50kVⅡ段高压侧开关柜发热、温度高的原因分析
4.1 查阅核对设计资料，母排的载流面积和实际的对照完全符合相关规范要求；在运行中，检查三相电流是平衡的，排除了因主触头一相或两相接触不良而引起的三相电流不平衡，接触电阻增大，造成的发热的情况。
4.2 检查10.50kVⅡ段高压侧开关柜的冷却排风机运行正常，传感器良好，但是设备需要人为根据情况手动投入，风机较小、功率不足，不能满足设备正常工作的要求。
4.3 在设备停运期间，打开开关柜进行全面的检查：开关触头光滑、接触良好；但是#2、#3机组出线的隔离刀闸，以及厂用变压器44T、42T的隔离刀闸触头均是机械锁定，所以时间长了会出现机械调节位间隙松动的现象，如果出现这种情况将会造成隔离刀闸接触不良、从而将生产大量的热源。
4.4 开关柜内的母排、软连接部分的连接情况，连接牢固可靠，不存在因连接螺栓的松动和接触面积不够而造成的接触电阻增大所造成的发热情况；但是如果设备满负荷运行时会因为电流大引起震动，时间长久将会出现各连接部位的螺栓松动、形成接触面积不够而造成的接触电阻增大所造成的发热情况。
4.5 10.50kVⅡ段高压侧开关柜的安装布置引出的共箱母线为直角90°，该段开关柜高压侧的母排接头较多：有#2、#3机组出线、厂用变压器44T、42T接线以及10.50kVⅡ段高压侧的母线PT9928等多个设备均与该段高压侧开关柜的母排连接，接头过多、设备均满载运行也将会导致大量热源产生；开关柜顶面冷却风机距离为10cm，开关柜的排风机的散热空间非常狭小，并且开关柜的排风扇的散热空间非常狭小，基本上阻止了排风机的散热，造成开关柜散热空间不足、开关柜内散热环境差，导致了开关柜发热、温度升高。
4.6 因为受基建设计方面的缺陷影响：10.50kVⅠ/Ⅱ段高压侧开关柜和0.4kV低压开关柜Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ段均布局在负一层房间，并且10.50kVⅠ/Ⅱ段的共箱母线也从房间的左侧经地下20多米后才引出地面；虽然在全厂安装有排风系统，但是该层房间里设备较多却只有一组排风机，受环境因素的影响不能有效改善环境温度。
通过以上开关柜可能发热原因分析、总结为以下几种可能因素：
（1）10.50kVⅡ段高压侧开关柜的安装布置引出的共箱母线为90°直角引出方式，并且该段高压侧开关柜的母排接头较多是导致大量热源产生的一个因素。
（2）开关柜的排风机的散热空间非常狭小，基本上阻止了排风机的散热，造成开关柜散热空间不足、散热环境差；也导致了开关柜发热、温度升高的主要因素之一。
（3）开关柜的排风扇功率不够，也是直接导致大量热能不能有效的排除的主要因素之一。
（4）受厂房基建布置以及环境因素影響，现有排风系统的量能也不能满足要求。
5 对10.50kVⅡ段高压侧开关柜冷却系统的改造
针对盖下坝水电站10.50kVⅡ段高压侧开关柜发热，温度高的现象进行分析，提出开关柜的技术改造方案：
（1）设备内部的技术改造。根据对10.50kVⅡ段高压侧开关柜发热原因的分析、确定。在2台发电机组出口对应开关柜的柜后背面的正上方改装自动控制的排风机，增大功率和排风量、加大散热能力的排放，从而达到给10.50kVⅡ段高压侧开关柜降温的目的；设置排风机启动值为60℃，当温度达到60℃时自动启动排风机，当柜内温度降到50℃时自动停运风冷系统并且关闭各进出风口。控制方式可以设置为：自动/切除/手动三种方式，风机的进出风口的设计还应该满足"五防"要求、在风冷系统未启动投运时应有盖板自动将其遮盖，防止灰尘、杂物进入，必要时可以在其进出风口与盖板之间装设金属栏栅，并且安装12V的低电压来防治小动物的串入，要做好杜绝该低电压串柜的安全防范措施。
（2）外部环境的技术改造。在升压站的10.50kVⅠ/Ⅱ段的共箱母线引出地面配电房内加装一台功率适当的引风机，将高压柜室的热量从负层的共箱封闭母线通道引出，排除一部分热量；可以根据要求设置控制方式进行启停，这样就能从外部环境角度进行有效降温。
（3）人为控制因素。以定期工作的方式办理工作票，停运10.50kVⅡ段高压侧开关柜设备，对柜内设备进行全面排危：检查开关柜的各母排接头锁紧度、对各隔离刀闸触头机械位间隙进行校核；人为排除连接螺栓的松动而接触面积不够，造成接触电阻增大导致的发热情况。
6 总结
高压侧开关柜改造后的效果。盖下坝电厂经过充分论证，在2016年初的设备B级检修中通过采用此方案对10.50kVⅡ段开关柜进行了综合技术改造后，10.50kVⅡ段开关柜在对应的2台发电机组满负荷运行时温度降到50℃左右，环境温度也降到40℃以下，有效的解决了10.50kVⅡ段高压侧开关柜温度较高这一缺陷，使得设备运行环境得以很好的改善，从而确保发电机组达到的安全、可靠、稳定的运行要求。
作者简介：李斌（1976-）、男、重庆市忠县人，大专文化、电气值班员高级工，电气技术员，长期从事发电厂电气技术工作。
关键词：高压侧开关；温度高；技术改造
1 概况
盖下坝水电站位于重庆市云阳县和奉节县境内的长江一级支流长滩河中上游段，距下游长江入口45km，电站属于引水式水力发电厂，电站总装机3×44MW三台立轴混流式水轮发电机组，电站10.5kV侧通过2条共箱封闭母线把3台发电机与2台变压器采用一机一变加两机一变扩大单元接线。220kV侧采用单母线接线，以1回220kV线路接至云阳220kV变电站。夏季满负荷运行发电期间两机一变扩大单元接线的10.50kVⅡ段高压侧开关柜频繁出现温度高，开关柜壳体温度接近限值，温度的升高，严重影响机组设备的安全、稳定运行。
2 情况介绍
盖下坝水电站自机组投产发电以来，在夏季满负荷88MW运行发电期间两机一变扩大单元接线的10.50kVⅡ段高压侧开关柜温度高，开关柜壳体温度高达69.5℃。根据《电气设备运行规程》、《中小型水电站电气设备运行规程》、《盖下坝水电站运行规程》的规定，封闭母线的最高允许运行温度≤90℃，开关柜壳体最高运行运行温度≤70℃。而电厂10.50kVⅡ段所在的#2、#3两台机组满负荷88MW运行时开关柜壳体温度为69.5℃，已经接近了相关规程规定的限值，将严重威胁发电机组设备的安全稳定运行。
3 10.50 kVⅡ段高压侧开关柜温度升高的危害
3.1 在夏季运行发电期间两机一变扩大单元接线的10.50kVⅡ段高压侧开关柜在满负荷88MW运行时壳体温度高达69.5℃接近限值。严重影响设备的安全稳定运行，为了降低开关柜的温度，只能对机组降负荷运行，才能保证10.50kVⅡ段高压开关柜壳体温度在65℃左右运行，这样就影响到了电厂的经济效益。
3.2 在夏季10.50kVⅡ段高压侧开关柜在#2、#3发电机组满负荷运行时温度高，长此下去，形成恶性循环；开关柜内的动、静触头长期在较高温度下运行，将会直接导致柜内母排螺栓连接处氧化，造成接触面积的环境恶化，严重时可能造成开关柜烧毁的恶性事故；一旦夏季满负荷运行发电期间10.50kVⅡ段高压侧开关柜故障损坏，将会造成厂内#2、#3发电机组将无法发电运行，在洪水季节还可能造成水资源损失。
4 10.50kVⅡ段高压侧开关柜发热、温度高的原因分析
4.1 查阅核对设计资料，母排的载流面积和实际的对照完全符合相关规范要求；在运行中，检查三相电流是平衡的，排除了因主触头一相或两相接触不良而引起的三相电流不平衡，接触电阻增大，造成的发热的情况。
4.2 检查10.50kVⅡ段高压侧开关柜的冷却排风机运行正常，传感器良好，但是设备需要人为根据情况手动投入，风机较小、功率不足，不能满足设备正常工作的要求。
4.3 在设备停运期间，打开开关柜进行全面的检查：开关触头光滑、接触良好；但是#2、#3机组出线的隔离刀闸，以及厂用变压器44T、42T的隔离刀闸触头均是机械锁定，所以时间长了会出现机械调节位间隙松动的现象，如果出现这种情况将会造成隔离刀闸接触不良、从而将生产大量的热源。
4.4 开关柜内的母排、软连接部分的连接情况，连接牢固可靠，不存在因连接螺栓的松动和接触面积不够而造成的接触电阻增大所造成的发热情况；但是如果设备满负荷运行时会因为电流大引起震动，时间长久将会出现各连接部位的螺栓松动、形成接触面积不够而造成的接触电阻增大所造成的发热情况。
4.5 10.50kVⅡ段高压侧开关柜的安装布置引出的共箱母线为直角90°，该段开关柜高压侧的母排接头较多：有#2、#3机组出线、厂用变压器44T、42T接线以及10.50kVⅡ段高压侧的母线PT9928等多个设备均与该段高压侧开关柜的母排连接，接头过多、设备均满载运行也将会导致大量热源产生；开关柜顶面冷却风机距离为10cm，开关柜的排风机的散热空间非常狭小，并且开关柜的排风扇的散热空间非常狭小，基本上阻止了排风机的散热，造成开关柜散热空间不足、开关柜内散热环境差，导致了开关柜发热、温度升高。
4.6 因为受基建设计方面的缺陷影响：10.50kVⅠ/Ⅱ段高压侧开关柜和0.4kV低压开关柜Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ段均布局在负一层房间，并且10.50kVⅠ/Ⅱ段的共箱母线也从房间的左侧经地下20多米后才引出地面；虽然在全厂安装有排风系统，但是该层房间里设备较多却只有一组排风机，受环境因素的影响不能有效改善环境温度。
通过以上开关柜可能发热原因分析、总结为以下几种可能因素：
（1）10.50kVⅡ段高压侧开关柜的安装布置引出的共箱母线为90°直角引出方式，并且该段高压侧开关柜的母排接头较多是导致大量热源产生的一个因素。
（2）开关柜的排风机的散热空间非常狭小，基本上阻止了排风机的散热，造成开关柜散热空间不足、散热环境差；也导致了开关柜发热、温度升高的主要因素之一。
（3）开关柜的排风扇功率不够，也是直接导致大量热能不能有效的排除的主要因素之一。
（4）受厂房基建布置以及环境因素影響，现有排风系统的量能也不能满足要求。
5 对10.50kVⅡ段高压侧开关柜冷却系统的改造
针对盖下坝水电站10.50kVⅡ段高压侧开关柜发热，温度高的现象进行分析，提出开关柜的技术改造方案：
（1）设备内部的技术改造。根据对10.50kVⅡ段高压侧开关柜发热原因的分析、确定。在2台发电机组出口对应开关柜的柜后背面的正上方改装自动控制的排风机，增大功率和排风量、加大散热能力的排放，从而达到给10.50kVⅡ段高压侧开关柜降温的目的；设置排风机启动值为60℃，当温度达到60℃时自动启动排风机，当柜内温度降到50℃时自动停运风冷系统并且关闭各进出风口。控制方式可以设置为：自动/切除/手动三种方式，风机的进出风口的设计还应该满足"五防"要求、在风冷系统未启动投运时应有盖板自动将其遮盖，防止灰尘、杂物进入，必要时可以在其进出风口与盖板之间装设金属栏栅，并且安装12V的低电压来防治小动物的串入，要做好杜绝该低电压串柜的安全防范措施。
（2）外部环境的技术改造。在升压站的10.50kVⅠ/Ⅱ段的共箱母线引出地面配电房内加装一台功率适当的引风机，将高压柜室的热量从负层的共箱封闭母线通道引出，排除一部分热量；可以根据要求设置控制方式进行启停，这样就能从外部环境角度进行有效降温。
（3）人为控制因素。以定期工作的方式办理工作票，停运10.50kVⅡ段高压侧开关柜设备，对柜内设备进行全面排危：检查开关柜的各母排接头锁紧度、对各隔离刀闸触头机械位间隙进行校核；人为排除连接螺栓的松动而接触面积不够，造成接触电阻增大导致的发热情况。
6 总结
高压侧开关柜改造后的效果。盖下坝电厂经过充分论证，在2016年初的设备B级检修中通过采用此方案对10.50kVⅡ段开关柜进行了综合技术改造后，10.50kVⅡ段开关柜在对应的2台发电机组满负荷运行时温度降到50℃左右，环境温度也降到40℃以下，有效的解决了10.50kVⅡ段高压侧开关柜温度较高这一缺陷，使得设备运行环境得以很好的改善，从而确保发电机组达到的安全、可靠、稳定的运行要求。
作者简介：李斌（1976-）、男、重庆市忠县人，大专文化、电气值班员高级工，电气技术员，长期从事发电厂电气技术工作。