高壓開(kāi)關(guān)柜典型故障的分析與解決

10kV(含6kV)-35kV 開(kāi)關(guān)柜廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，負(fù)責(zé)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(kāi)關(guān)柜在設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)中存在各種問(wèn)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(biāo)準(zhǔn)典型設(shè)計(jì)方案導(dǎo)致高電壓開(kāi)關(guān)柜故障

1.某機(jī)組在更換220 kV 變電站10 kV一段母線PT過(guò)程中，工人階級(jí)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(yán)重?zé)齻?/p>

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(guó)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(tái)車之后連接(圖1)。在實(shí)際接線中開(kāi)關(guān)柜時(shí)，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(dǎo)致10KV避雷器在拉開(kāi)10KV母線電壓互感器9511小車后仍在充電(圖2)。

圖1:

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案

圖2:

變電站運(yùn)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(kāi)電壓互感器二次空開(kāi)，在ⅰ段母線電壓互感器柜前掛"工作到此"標(biāo)示牌，左右相鄰柜后各掛紅布簾和"停止，高壓危險(xiǎn)"標(biāo)示牌，向調(diào)度匯報(bào)。變電站操作員和工作負(fù)責(zé)人到現(xiàn)場(chǎng)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(rèn)電壓互感器無(wú)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(guò)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(jì)方案的錯(cuò)誤造成的。

(2)開(kāi)關(guān)設(shè)備連接(接觸)頭過(guò)熱故障

外殼開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行期間無(wú)法打開(kāi)，因此在運(yùn)行期間很難測(cè)量機(jī)柜內(nèi)部連接(接觸)頭的實(shí)際溫度。如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理連接(接觸)頭的過(guò)熱缺陷，將嚴(yán)重威脅電力安全生產(chǎn)。固定開(kāi)關(guān)柜 33或39個(gè)連接(觸點(diǎn))，負(fù)載電流通過(guò)這些連接流入和流出線路間隔；臺(tái)車移動(dòng)開(kāi)關(guān)柜 24個(gè)連接(或更多)，負(fù)載電流通過(guò)這些連接流入和流出線路間隔

連接(接觸)。這些連接器(觸點(diǎn))直接流過(guò)負(fù)載電流，當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，有隱患的連接器(觸點(diǎn))會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的熱量。由于熱點(diǎn)在密封柜內(nèi)，運(yùn)行柜門(mén)禁止打開(kāi)，值班人員無(wú)法通過(guò)正常的監(jiān)控手段發(fā)現(xiàn)發(fā)熱缺陷。一旦觸點(diǎn)受熱嚴(yán)重，事故將不可避免地發(fā)生，影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。分析以下四個(gè)故障。

1.2007年2月3日23: 59，a 變電站 10kV電容器組III644開(kāi)關(guān)跳閘，保護(hù)裝置顯示“過(guò)流一段動(dòng)作”?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)10kV配電室有濃煙，10kV電容器組ⅲ開(kāi)關(guān)柜下部有火災(zāi)。第二天檢查:10kV電容器組三644 開(kāi)關(guān)柜中b相電流互感器與鋁排連接松動(dòng)，產(chǎn)生熱量，導(dǎo)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(kāi)關(guān)柜故障，燒損倍數(shù)開(kāi)關(guān)柜。

10kV農(nóng)業(yè)專用線一號(hào)柜(開(kāi)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(hù)測(cè)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(hù)和測(cè)量裝置、屏頂小母線、電能表、二次控制電纜燒損；連接銅排、開(kāi)關(guān)、電流互感器和出線電纜頭輕微燒傷)；

母排

保護(hù)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(hù)測(cè)控裝置、屏頂小母線、電能表、二次控制電纜燒損；連接銅排、開(kāi)關(guān)、電流互感器和出線電纜頭輕微燒傷)；

保護(hù)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(kāi)關(guān)柜因隔離插頭接觸不良，開(kāi)關(guān)長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行，梅花觸頭彈簧因觸頭發(fā)熱而退火變形，失去彈性，導(dǎo)致隔離插頭接觸電阻變大，運(yùn)行中發(fā)熱熔化，燒壞觸頭周圍絕緣，最終絕緣擊穿，導(dǎo)致觸頭相間短路故障。

加強(qiáng)維護(hù)管理

1.開(kāi)關(guān)柜維護(hù)重點(diǎn)檢查接觸情況(有無(wú)過(guò)熱和變色跡象)、柜內(nèi)主電路連接螺栓的緊固情況、傳動(dòng)部件軸銷的固定情況、機(jī)構(gòu)輔助開(kāi)關(guān)的接觸情況、手車軌道和操作機(jī)構(gòu)鎖定裝置部件的機(jī)械變形或損壞情況等。對(duì)于頻繁操作的高壓開(kāi)關(guān)柜如變電站電容器組，應(yīng)適當(dāng)縮短巡檢和維護(hù)周期。

2.運(yùn)行開(kāi)關(guān)柜結(jié)合停電檢查，開(kāi)關(guān)柜底部和機(jī)柜與機(jī)柜之間的孔洞是否堵塞，小動(dòng)物是否有可能進(jìn)入。

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

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

5.對(duì)于負(fù)荷較重且無(wú)法進(jìn)行溫度測(cè)量的開(kāi)關(guān)柜人員，應(yīng)盡快安排停電檢查，并選擇一個(gè)或兩個(gè)變電站試裝開(kāi)關(guān)柜在線測(cè)溫裝置，如:中科麥克風(fēng)無(wú)線無(wú)源在線測(cè)溫系統(tǒng)、測(cè)溫傳感器等。

6.檢查各相帶電體與相對(duì)地之間的空氣距離是否符合規(guī)范要求(10kV 開(kāi)關(guān)柜時(shí)為125毫米)。

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