摘要：本文首先介绍了电锅炉的基本构成情况，以及电锅炉房低压配电室所采用的开关柜型号MNS—低压抽出式开关柜，并对MNS开关柜和GGD、GCS开关柜的不同及优缺点进行了对比。然后介绍了锅炉房低配MNS开关柜最近频繁发生的故障。由于抽屉开关内电气元件温度居高不下，开关柜的运行状况开始不断恶化，备件消耗成本持续走高，且发生严重的开关柜起火燃烧事故。通过对故障现象的深入分析和判断，逐步排查并确定了引起故障的原因。并根据故障原因提出解决措施，及时的进行了整改，取得了非常明显的成效。最后，对问题进行了总结，得出了一些实用的实践经验，并据此给出了开关柜选型和电气设备维护的一些建议。
关键词：GGD MNS 抽屉开关动静触头
一、前言
穆利亚希湿法冶炼厂搅浸车间采用加热浸出工艺，为了使铜氧化矿浆和硫酸充分反应，需要提高矿浆温度，而提高矿浆温度的蒸汽则来自五台电锅炉，每台电锅炉需要一个低压配电室，则共需要五个低压配电室。由于每台电锅炉有100根加热管，每根加热管需要一个抽屉开关控制。所以，每台电锅炉需要100个抽屉开关，再加上每个抽屉开关都有其自己的控制回路。因此，锅炉房低配必须考虑占地大小及空间问题。其次，每根加热管功率为60kW，则每台电锅炉额定功率6000kW，因此，低压开关柜需要具备较大的额定电流。
目前常使用的低压开关柜型号有GGD、GCS和MNS三种，其中GGD为固定式开关柜，而后面两种为抽屉柜。其中MNS开关柜设计紧凑，可以在较小的空间容纳较多的功能单元，因此，同样数量功能单元，采用MNS开关柜的低压配电室占地面积小。同时，其还具有回路组合方便，检修比较容易的特点，而且其额定电流可做到6300A。如果单个功能单元电流小，适合使用MNS开关柜。而GGD低压开关柜为固定式结构，回路少，各功能单元不能任意组合，且占地面积比较大，修改更换比较麻烦，检修不太方便。虽然额定电流3150A，但单个功能单元可以有较大的负载。
根据各个型号低压开关柜的特点，结合电锅炉总负荷大，需要抽屉开关多的实际情况。因此，为减少低压配电室占地面积，节约低配室内的空间，我们锅炉房低压开关柜当初采用了ABB生产的MNS型低压开关柜。
二、故障现象
我们锅炉房低配开关柜运行至今已经四年多了，从2016年3月份开始，不断发生抽屉开关内空气断路器频繁跳闸故障。抽出来检查发现抽屉开关的出线电缆外皮因受热而发黑，并伴有开裂现象。电缆开裂后，电缆金属芯接触到抽屉开关的金属外壳导致跳闸。更换出线电缆、动触头及抽屉开关塑料背板后继续投入使用，但过一段时间，出线电缆又有发热迹象。此后电锅炉低压开关柜运行状况不断恶化，其故障现象主要表现在以下几个方面。
2.1抽屉开关的出线电缆发热龟裂
在运行过程中，不断发现抽屉开关的出线电缆受热显现明显，导致电缆发黑、硬化和开裂现象，电缆开裂后便导致频繁跳闸，不得不更换电缆。如图1.所示。
图1.抽屉开关出线电缆烧坏
更换电缆也意味着必须同时更换抽屉开关的塑料背板和动触头，因为电缆的一头连接着动触头，电缆受热，动触头也不能幸免于难。而动触头受热就会损坏抽屉开关塑料背板上用于固定动触头的塑料卡子，因此，需要整体更换塑料背板，同时，要为新更换的电缆压接新的动触头。
2.2抽屉开关塑料背板的塑料支撑卡子熔化
如果发现抽屉开关的出线电缆受热熔化，你会发现抽屉开关塑料背板上用于固定动触头的塑料支撑卡子也熔化了。这时，受热熔化的塑料支撑卡子已经变脆并极易断裂。不仅如此，动触头也有发热现象，动触头受热后，就失去了韧性，很容易发生变形、弯曲。因此，需要整体更坏抽屉开关塑料背板和动触头。如图2.所示，塑料卡受热变形损坏。
图2.抽屉背板塑料支撑卡子熔化
2.3抽屉开关内的接触器和空气断路器损坏
在排查故障原因时，还发现接触器和空气开关因受热而发黄的问题。拆开发黄的接触器后，你会发现固定电磁线圈的塑料环已崩裂，接触器塑料外壳也因受热变黄、变脆。这样的接触器已经不能继续使用，必须换新的接触器。同时，空气断路器外壳也因受热发黄而不断烧坏，也需要经常更换。而且这些电气备件损坏的速度越来越快，为此，我们不得不采购大量的抽屉开关塑料背板、动触头、软阻燃电缆、接触器和空气开关，以便随时进行更换。
最严重的一次事故是5#锅炉房II段低压配电柜突然着火，经过紧急灭火，事态得以控制，有一列配电柜烧坏。经过此次事故后，为了避免类似事故的再次发生，查找和分析事故原因显得尤为重要和迫切。如图3.所示，烧毁的整列柜子。
图3.烧坏的整列柜子
三、故障原因查找分析
由于故障频发且事故后果严重，我不得不对所有的抽屉开关进行详细的检查。我在逐个对抽屉开关进行检查的过程中，我发现一大半的抽屉开关都存在问题，不是出线电缆温度高，就是出线电缆有开裂现象，问题是相当严重。对于有问题的抽屉开关，不得不立即退出运行，并对这些抽屉开关内的损坏的电气元件进行更换。同时，在检查过程中，涂抹凡士林。由于没有导电膏，只能暂时在开关动静触头处涂抹凡士林。可是，由于温度太高，凡士林极易熔化，效果不是太好。
3.1设备运行老化原因分析
因为锅炉每个加热元件为60kW，负荷还是比较大的。所以，一直以来抽屉开关的温度都比较高，且由于开关柜和抽屉开关比较密集，使得锅炉房低配室内温度居高不下。起初以为是设备运行时间长了，由于电气元器件的老化，电损耗增加，导致的温度升高。但随着抽屉开关内电气元件的频繁损坏，并且新更换没多久的电气元件也不断损坏。我排除了低压开关故障是由于设备老化所致这一怀疑。我们开始觉得事情并不简单，我不得不从其他方面继续查找问题的根源。
3.2 接触器内触头接触状况分析
接触器触头接触不好也容易导致发热。因此，我首先检查了接触器线圈电压，接触器线圈电压在220V左右，属于正常范围之内，应该有足够的电磁力保证接触器正常吸合。后来，我拆开几个接触器，发现触头有明显的烧毛现象，因此，怀疑是不是因接触器触头接触不好而导致的发热。我用细砂纸把触头打磨平整，然后将接触器投入运行，温度还是高。而且，拆开许多接触器后发现，即使是好的抽头，温度和被打毛的触头相比，温度相差不大。因此，我排除了接触器触头接触不好引起发热的可能。
3.3 抽屉开关动静触头问题分析
在检查到抽屉开关出线电缆时，发现靠近抽屉开关动触头和柜体静触头接触处温度特别高，大部分温度都达到了200度左右。而从动静触头向接触器这边检查，发现温度逐渐降低。经过反复检查和确认，我发现所有的抽屉开关，都是出线电缆动静触头处温度最高。最终，我确定故障的原因就是动静触头接触不良导致发热。由于接触不好，动静触头处的接触电阻增大很多，而负载电流不变，根据焦耳定律，W=I2Rt，在相同的时间内，动静触头处产生大量的发热，从而烧坏电缆和其它电气设备。至于动静触头为何会接触不好，极有可能是由于抽屉开关要经常拉出和插入，导致动、静触头磨损或变形所致。
由于锅炉房抽屉开关运行状态急剧恶化，在一时找不到更好地解决办法的情况下，我建议对抽屉开关的出线进行紧急改造，抛开抽屉开关出线的采用的动静触头连接方式，将抽屉开关的出线电缆直接接到外接电缆的接线柱上。单位采纳了我的建议并进行了改造。经过改造后，抽屉开关出线电缆的温度降了下来，平均只有40度左右，抽屉开关的背板也没有发生被烧坏的情况，空气断路器和接触器运行情况也非常良好。
改造后抽屉开关的良好运行状况再次证明故障的原因就是抽屉开关动、静触头接触不好，导致发热严重。经过此次改造，锅炉房配电室低压开关柜运行状况良好，电气设备频繁烧坏的情况得以遏制，不仅大大降低了备件消耗，还确保了设备稳定、可靠运行，为单位创造了较大的经济效益。
四、问题总结及建议
通过这次锅炉房低压开关柜大范围故障的发生，我们不难发现这是非常典型的因导体接触不好引起发热，进而导致电气元器件烧坏的案列。之前，我们电积配电室低压配电柜也发生过火灾事故，烧毁一整列开关柜，其原因也是因动静触头接触不好发热所致。使用的是MNS型低压开关柜，负载是一台160kW电机，由于抽屉开关其动静触头使用一段时间后，动静触头接触不太好，发热非常严重，从而导致烧毁开关柜事故。这也再次证明：导体接触不良是引起电气设备发热并引发火灾事故的主要原因。可以说，如果开关柜或电缆是在额定负荷情况下运行，而发热超出正常范围，那么，绝大多数情况下是由于开关柜和电缆接头部分接触不良造成的。
综上所述，我认为对于负荷稍微偏大的设备，不适合使用MNS型低压开关柜，因为其动静触头使用一段时间后，变得很不可靠，非常容易引起火灾事故。即使在变电所前期建设增加土地和空间的投资，最好还是采用GGD型低压开关柜。
为了避免事故发生，除选择正确的低压开关柜外。在生产实践过程中，我们必须对电气导体发热给予足够的重视，加强巡视点检，发现有发热现象，应及时采取措施解决问题，否则情况进一步恶化，必然造成如火灾等更为严重的后果。
为此，必须确保导体接触良好。首先，导体接触面要处理好，接触面的氧化层和污垢要处理干净。接触面不得有毛刺或划伤，不得用金属榔头敲击接触表面而出现不平整。其次，两个导体衔接处要压紧固，不能有松的现象，并定期进行紧固。最后，最好在两个导体接触部位涂抹导电硅脂，增加其导电性能。
论文作者:唐新安,王新刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
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