高壓開關(guān)柜典型故障的分析與解決

10kV(含6kV)-35kV 開關(guān)柜廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，負責電廠的用電，變電站及用戶的供電，用量大，分布廣。由于10kv-35kv 開關(guān)柜在設(shè)計、制造、安裝、運行和維護中存在各種問題，事故率較高，危及人身、電網(wǎng)和設(shè)備安全，影響供電可靠性。

非標準典型設(shè)計方案導致高電壓開關(guān)柜故障

1.某機組在更換220 kV 變電站10 kV一段母線PT過程中，工人階級成員觸碰了帶電母線避雷器的上連接樁頭，造成2人死亡，1人嚴重燒傷。

根據(jù)初步分析，事故的主要原因是工廠設(shè)備的連接故障。

根據(jù)國家電網(wǎng)公司規(guī)范和設(shè)備訂單技術(shù)協(xié)議，10KV母線電壓互感器和避雷器安裝在10KV母線設(shè)備區(qū)間。上述設(shè)備的一次連接應(yīng)在總線設(shè)備間隔臺車之后連接(圖1)。在實際接線中開關(guān)柜時，制造商僅將10KV母線電壓互感器連接到母線設(shè)備間小車，并將10KV避雷器直接連接到10KV母線，導致10KV避雷器在拉開10KV母線電壓互感器9511小車后仍在充電(圖2)。

圖1:

標準化設(shè)計方案

圖2:

變電站運行人員根據(jù)工作票的要求，拉出10kvⅰ段母線設(shè)備區(qū)間9511車至檢修位置，斷開電壓互感器二次空開，在ⅰ段母線電壓互感器柜前掛"工作到此"標示牌，左右相鄰柜后各掛紅布簾和"停止，高壓危險"標示牌，向調(diào)度匯報。變電站操作員和工作負責人到現(xiàn)場檢查10KV I段電壓互感器的功率。由于電壓互感器位于9511柜后，施工人員必須拆除柜后擋板檢查電源。確認電壓互感器無電壓后，操作人員允許施工人員工作。由于電壓互感器和避雷器一起安裝在10kv I段母線設(shè)備柜內(nèi)(圖3)，施工人員在工作過程中接觸帶電避雷器的上連接樁頭，造成觸電傷亡。

圖三:

事故是由典型制造商的設(shè)計方案的錯誤造成的。

(2)開關(guān)設(shè)備連接(接觸)頭過熱故障

外殼開關(guān)柜在運行期間無法打開，因此在運行期間很難測量機柜內(nèi)部連接(接觸)頭的實際溫度。如果不及時發(fā)現(xiàn)和處理連接(接觸)頭的過熱缺陷，將嚴重威脅電力安全生產(chǎn)。固定開關(guān)柜 33或39個連接(觸點)，負載電流通過這些連接流入和流出線路間隔；臺車移動開關(guān)柜 24個連接(或更多)，負載電流通過這些連接流入和流出線路間隔

連接(接觸)。這些連接器(觸點)直接流過負載電流，當負載較大時，有隱患的連接器(觸點)會產(chǎn)生嚴重的熱量。由于熱點在密封柜內(nèi)，運行柜門禁止打開，值班人員無法通過正常的監(jiān)控手段發(fā)現(xiàn)發(fā)熱缺陷。一旦觸點受熱嚴重，事故將不可避免地發(fā)生，影響系統(tǒng)的安全運行。分析以下四個故障。

1.2007年2月3日23: 59，a 變電站 10kV電容器組III644開關(guān)跳閘，保護裝置顯示“過流一段動作”。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)10kV配電室有濃煙，10kV電容器組ⅲ開關(guān)柜下部有火災(zāi)。第二天檢查:10kV電容器組三644 開關(guān)柜中b相電流互感器與鋁排連接松動，產(chǎn)生熱量，導致熱縮材料燒壞、燃燒，a、c相也有放電痕跡。

2.2009年8月16日晚，某變電站發(fā)生10kV 開關(guān)柜故障，燒損倍數(shù)開關(guān)柜。

10kV農(nóng)業(yè)專用線一號柜(開關(guān)、電流互感器、靜觸頭及外殼、母線及連接銅排、母線外殼、保護測控裝置、屏頂小母線、電能表、二次控制電纜燒損；出口電纜頭輕微燒傷)；

階段a

b階段

c階段

轉(zhuǎn)換

電纜頭和電流互感器

匯流條

10kV白色容器(母線、母線套管、靜觸頭和套管、保護和測量裝置、屏頂小母線、電能表、二次控制電纜燒損；連接銅排、開關(guān)、電流互感器和出線電纜頭輕微燒傷)；

母排

保護和輔助控制電纜

10kV醫(yī)院ⅰ柜(母線、母線外殼、靜觸頭和外殼、保護測控裝置、屏頂小母線、電能表、二次控制電纜燒損；連接銅排、開關(guān)、電流互感器和出線電纜頭輕微燒傷)；

保護和輔助控制電纜

母排

故障原因分析:10kV農(nóng)業(yè)專用線I 開關(guān)柜因隔離插頭接觸不良，開關(guān)長時間滿負荷運行，梅花觸頭彈簧因觸頭發(fā)熱而退火變形，失去彈性，導致隔離插頭接觸電阻變大，運行中發(fā)熱熔化，燒壞觸頭周圍絕緣，最終絕緣擊穿，導致觸頭相間短路故障。

加強維護管理

1.開關(guān)柜維護重點檢查接觸情況(有無過熱和變色跡象)、柜內(nèi)主電路連接螺栓的緊固情況、傳動部件軸銷的固定情況、機構(gòu)輔助開關(guān)的接觸情況、手車軌道和操作機構(gòu)鎖定裝置部件的機械變形或損壞情況等。對于頻繁操作的高壓開關(guān)柜如變電站電容器組，應(yīng)適當縮短巡檢和維護周期。

2.運行開關(guān)柜結(jié)合停電檢查，開關(guān)柜底部和機柜與機柜之間的孔洞是否堵塞，小動物是否有可能進入。

3.維護測試完成后，檢查應(yīng)集中在測試是否有工具、物體、短電線和接地線開關(guān)柜。

4.自GGX2、XGN等。型號開關(guān)柜選擇運行中容易發(fā)熱的旋轉(zhuǎn)隔離開關(guān)(如GN30-12隔離開關(guān))，檢查隔離開關(guān)觸點(包括彈簧)是否過熱或燒毀并伴有停電，重點是大電流開關(guān)柜(如主變進線柜，段開關(guān)柜)。

5.對于負荷較重且無法進行溫度測量的開關(guān)柜人員，應(yīng)盡快安排停電檢查，并選擇一個或兩個變電站試裝開關(guān)柜在線測溫裝置，如:中科麥克風無線無源在線測溫系統(tǒng)、測溫傳感器等。

6.檢查各相帶電體與相對地之間的空氣距離是否符合規(guī)范要求(10kV 開關(guān)柜時為125毫米)。

7.檢查停電開關(guān)柜的機械聯(lián)鎖是否符合“五防”要求。檢查開關(guān)柜時內(nèi)部手車閥的開關(guān)是否靈活、正常。