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開(kāi)關(guān)柜故障分析及對(duì)策

ψ

12 ~ 40.5 kV 開(kāi)關(guān)柜設(shè)備是電網(wǎng)系統(tǒng)中運(yùn)行最頻繁的一次變電站設(shè)備。近年來(lái)，開(kāi)關(guān)柜事故頻繁發(fā)生，造成經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡等不良社會(huì)影響。

其隱患和固有缺陷主要集中在接線方式、內(nèi)部放弧能力、內(nèi)部絕緣、加熱和防誤閉鎖方面。通過(guò)制定有針對(duì)性的對(duì)策，開(kāi)關(guān)柜后，環(huán)網(wǎng)柜事故數(shù)量大大減少，電網(wǎng)運(yùn)行可靠性穩(wěn)步提高。

1、接線隱患

1.1、隱患類(lèi)型

1.1.1、電視柜避雷器直接連接到母線上

根據(jù)典型設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，電視柜內(nèi)的避雷器必須通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)與母線連接，而電視柜內(nèi)的位置以各種方式排列和接線。電視柜中的一些避雷器沒(méi)有通過(guò)隔離手動(dòng)開(kāi)關(guān)連接到總線。當(dāng)電視機(jī)檢修時(shí)，隔離手柄被拉開(kāi)，避雷器仍帶電，給進(jìn)入艙室的工人帶來(lái)觸電的危險(xiǎn)。電視柜中的避雷器主要有以下接線形式，如圖2所示:

圖2 開(kāi)關(guān)柜連接模式的隱患

1.連接方式1:電視柜內(nèi)的避雷器和電視機(jī)安裝在后車(chē)廂內(nèi)，保險(xiǎn)絲安裝在手車(chē)上，避雷器直接連接到母線上，電視機(jī)通過(guò)隔離手車(chē)連接到母線上；

2.連接方式二:電視柜內(nèi)的避雷器安裝在母線室內(nèi)，直接連接到母線上。電視和保險(xiǎn)絲安裝在手推車(chē)上。

3.連接方式3:電視柜中的避雷器單獨(dú)安裝在后艙或前下艙，并直接連接到總線上。電視和保險(xiǎn)絲安裝在手推車(chē)上。

4.連接方式4:電視和保險(xiǎn)絲安裝在XGN系列固定柜的隔間內(nèi)，避雷器單獨(dú)安裝在另一個(gè)隔間內(nèi)，直接與母線連接。

5.連接方式5:避雷器、電視和保險(xiǎn)絲都安裝在行李廂內(nèi)。避雷器直接與母線相連，電視機(jī)通過(guò)隔離手車(chē)與母線相連。

6.連接方式6:避雷器、熔斷器和電視機(jī)安裝在同一輛手車(chē)上，避雷器連接在熔斷器的后級(jí)。這種布置屬于錯(cuò)誤接線，一旦運(yùn)行中保險(xiǎn)絲熔斷，設(shè)備將失去避雷器的保護(hù)。

1.1.2。開(kāi)關(guān)柜下部機(jī)柜沒(méi)有與后部機(jī)柜完全隔離

KYN系列主變壓器進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜，母線耦合器開(kāi)關(guān)柜，饋線開(kāi)關(guān)柜 etc 開(kāi)關(guān)柜的下柜部分未與后柜完全隔離，進(jìn)入下柜的工作人員可能會(huì)意外接觸到母線或電纜頭的帶電部分，造成觸電。開(kāi)關(guān)柜未將下柜與后柜隔離的隱患如圖3所示:

圖3 開(kāi)關(guān)柜下部機(jī)柜和后部機(jī)柜未隔離的隱患

1.2。對(duì)策

對(duì)于存在接線方式隱患的開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行一次性接線修改。開(kāi)關(guān)柜接線模式轉(zhuǎn)換示意圖如圖5所示:

圖5 開(kāi)關(guān)柜連接模式轉(zhuǎn)換示意圖

1.2.1、電視柜避雷器接線技術(shù)改造方案

1.對(duì)于連接模式1，拆除隔間內(nèi)的避雷器。電視連接模式不會(huì)改變。堵住原來(lái)公共汽車(chē)房的穿墻洞。將避雷器放在手車(chē)上，裝回熔斷器避雷器手車(chē)上。避雷器與保險(xiǎn)絲和電視電路并聯(lián)。

2.對(duì)于連接方式2，拆除母線室中的避雷器，將避雷器移至手車(chē)上，重新安裝成熔斷器和避雷器手車(chē)，增加一個(gè)下觸頭盒安裝板、一個(gè)觸頭盒擋板和一個(gè)閥門(mén)機(jī)構(gòu)，將電視機(jī)安裝在后車(chē)廂內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線連接到隔離手車(chē)的下觸頭上。該方案可以在原有的手推車(chē)上實(shí)施，也可以考慮新的手推車(chē)。

3.對(duì)于連接方式3，將避雷器從原隔間中取出，將避雷器移至手車(chē)中，并重新安裝到熔斷器和避雷器手車(chē)中，堵住原母線隔間的壁孔，添加手車(chē)的下觸頭盒安裝板、觸頭盒擋板和閥門(mén)機(jī)構(gòu)，將電視機(jī)安裝在后隔間中，并通過(guò)導(dǎo)線連接到下觸頭。該方案可以在原有的手推車(chē)上實(shí)施，也可以考慮新的手推車(chē)。

4.對(duì)于連接方式4，拆除其他隔間中的避雷器，將避雷器移至保險(xiǎn)絲和電視隔間，將其連接至隔離開(kāi)關(guān)的斷路器，并將其與保險(xiǎn)絲和電視電路并聯(lián)。

5.對(duì)于連接方式5，避雷器和電視的安裝位置不變。將原避雷器的引線直接連接到隔離手車(chē)的下觸頭上，堵住原母線室的穿墻孔。

6.對(duì)于連接模式6，該排列模式屬于錯(cuò)誤連接。一旦運(yùn)行中保險(xiǎn)絲熔斷，設(shè)備將失去避雷器的保護(hù)。拆除原有手車(chē)中的避雷器和熔斷器，改變連接位置，使避雷器連接到熔斷器的上側(cè)，并與熔斷器和電視電路并聯(lián)。

1.2.2，開(kāi)關(guān)柜下柜和后柜隔離不完全的預(yù)防措施

由于此類(lèi)開(kāi)關(guān)柜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是固定的，如果在裝修中安裝了隔板，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和空間分布會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)品的內(nèi)部保護(hù)性能無(wú)法得到保證。因此，進(jìn)入機(jī)柜運(yùn)行時(shí)，必須在工作前確認(rèn)主變10kV側(cè)對(duì)側(cè)檢修和主變切換檢修。

2、內(nèi)部電弧放電能力不足

2.1、隱患類(lèi)型

在實(shí)際運(yùn)行中，金屬密封開(kāi)關(guān)柜有其自身的缺陷，再加上絕緣性能差或運(yùn)行條件差引起的誤操作，會(huì)引起內(nèi)部電弧故障。短路產(chǎn)生的電弧溫度高，能量大。電弧本身是一種非常輕的等離子氣體。在電力和熱氣的作用下，電弧將在機(jī)柜內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致故障范圍迅速擴(kuò)大。在這種情況下，絕緣材料蒸發(fā)，金屬熔化，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部溫度和壓力急劇上升。如果沒(méi)有設(shè)計(jì)或安裝合格的泄壓通道，巨大的壓力會(huì)導(dǎo)致機(jī)柜隔板、門(mén)板、鉸鏈和觀察窗嚴(yán)重變形甚至斷裂，電弧產(chǎn)生的高溫氣流會(huì)噴出機(jī)柜，對(duì)設(shè)備附近的操作和維護(hù)人員造成嚴(yán)重?zé)齻?，甚至危及生命安全。目前設(shè)備在運(yùn)行中存在一些問(wèn)題，如沒(méi)有泄壓通道、泄壓通道設(shè)置不合理、內(nèi)部放弧能力沒(méi)有試驗(yàn)驗(yàn)證、試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格檢查等。

2.2。對(duì)策

[選型] 開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部故障電弧的性能應(yīng)為IAC級(jí)，內(nèi)部電弧的允許持續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于0.5s，試驗(yàn)電流應(yīng)為額定短期耐受電流。對(duì)于額定短路分?jǐn)嚯娏鞔笥?1.5千安的產(chǎn)品，可按31.5千安進(jìn)行內(nèi)部故障電弧試驗(yàn)

[改型]增加或改變泄壓通道，嚴(yán)格按照型式試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行內(nèi)部電弧試驗(yàn)驗(yàn)證。

[保護(hù)]適當(dāng)壓縮主變壓器各段的保護(hù)差動(dòng)，減少故障電弧的持續(xù)損壞時(shí)間。

3.內(nèi)部絕緣

3.1、隱患類(lèi)型

近年來(lái)，開(kāi)關(guān)柜產(chǎn)品的體積不斷縮小，機(jī)柜內(nèi)的絕緣性能出現(xiàn)缺陷，故障增多。主要表現(xiàn)為:爬電距離和氣隙不夠，尤其是手車(chē)柜。現(xiàn)在許多制造商還沒(méi)有采取有效措施來(lái)保證絕緣強(qiáng)度，以縮短機(jī)柜尺寸，并大大減少安裝在機(jī)柜中的斷路器和隔離插頭的相間和接地距離。裝配過(guò)程很差。由于裝配質(zhì)量差，在開(kāi)關(guān)柜范圍內(nèi)的單個(gè)部件可以通過(guò)壓力測(cè)試，但裝配后的整個(gè)部件不能通過(guò)。如果接觸容量不足或接觸不良，當(dāng)接觸容量不足或接觸不良時(shí)，局部溫度將升高，絕緣性能將下降，導(dǎo)致對(duì)地閃絡(luò)或相間閃絡(luò)。冷凝現(xiàn)象，獨(dú)立加熱器容易損壞，無(wú)法正常工作，冷凝現(xiàn)象發(fā)生在開(kāi)關(guān)柜以?xún)?nèi)，降低了絕緣性能；輔助附件絕緣性能差。為了降低成本，一些制造商采用了絕緣水平較低的配套附件，降低了開(kāi)關(guān)柜的整體絕緣性能。

3.2。對(duì)策

不能盲目追求開(kāi)關(guān)柜小型化，應(yīng)根據(jù)工程情況，變電站內(nèi)部布局、運(yùn)行維護(hù)和設(shè)備維護(hù)等因素綜合考慮，采購(gòu)宜開(kāi)關(guān)柜。

使用空氣或空氣/絕緣材料作為絕緣介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)考慮絕緣材料的厚度、設(shè)計(jì)場(chǎng)強(qiáng)和老化，并要求制造商按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行冷凝試驗(yàn)。對(duì)于環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的穿墻套管、機(jī)械閥門(mén)和母線彎頭等部件，如空氣絕緣網(wǎng)距小于125毫米(12kV)和300毫米(40.5kV)，導(dǎo)線應(yīng)采用絕緣護(hù)套封閉。為防止電場(chǎng)畸變，場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)集中的部位，如進(jìn)、出口套管、機(jī)械閥門(mén)、母線彎頭等，應(yīng)采用倒角和磨削。柜內(nèi)母線支撐瓷瓶和其他絕緣爬電距離不能滿足防污條件的設(shè)備。噴涂RTV絕緣涂層是為了改善舊設(shè)備運(yùn)行的技術(shù)條件。

4.發(fā)熱缺陷

4.1、隱患類(lèi)型

電路連接點(diǎn)接觸不良、接觸電阻增加和突出的發(fā)熱問(wèn)題，如隔離觸點(diǎn)接觸不良；金屬鎧裝柜通風(fēng)口設(shè)計(jì)不合理，空氣不對(duì)流，散熱能力差，柜內(nèi)有很多發(fā)熱問(wèn)題。穿墻套管和電流互感器等安裝結(jié)構(gòu)形成電磁閉環(huán)，產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致一些隔離擋板材料嚴(yán)重發(fā)熱。部分封閉式開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部干式設(shè)備(鑄流變壓器、鑄壓變壓器、干式變壓器)繞組線徑不足，鑄造過(guò)程控制不嚴(yán)，容易過(guò)熱損壞。

4.2。對(duì)策

加強(qiáng)開(kāi)關(guān)柜散熱，安裝鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)；結(jié)合停電機(jī)會(huì)，檢查動(dòng)、靜觸頭的接觸壓力，必要時(shí)更換，同時(shí)更換疲勞的觸頭彈簧。加大柜內(nèi)測(cè)溫技術(shù)的研究，應(yīng)用無(wú)線測(cè)溫等新技術(shù)解決測(cè)溫難題。

5、防止假鎖不完善

5.1、隱患類(lèi)型

大多數(shù)開(kāi)關(guān)柜配有防誤閉鎖裝置，但其綜合防誤閉鎖和強(qiáng)制防誤閉鎖不符合要求。鎧裝式開(kāi)關(guān)柜后上柜門(mén)可開(kāi)啟，無(wú)防誤閉鎖，無(wú)隔離擋板。打開(kāi)后，它可以直接接觸帶電部件。螺釘為普通六角凹頭螺釘，開(kāi)門(mén)時(shí)容易觸電，意外進(jìn)入帶電機(jī)柜。對(duì)于一些主變、母聯(lián)、電視和二手無(wú)接地開(kāi)關(guān)的變壓器開(kāi)關(guān)柜來(lái)說(shuō)，后下柜門(mén)沒(méi)有用接地開(kāi)關(guān)進(jìn)行機(jī)械鎖定，后柜門(mén)可以通過(guò)拆卸螺絲直接打開(kāi)，不需要關(guān)閉柜門(mén)就可以接通和傳輸電源，容易造成維修人員誤開(kāi)，進(jìn)入帶電區(qū)間，造成人員觸電事故；Part 開(kāi)關(guān)柜后柜門(mén)的上部和下部不能獨(dú)立鎖定。上部柜門(mén)由下部柜門(mén)鎖定。當(dāng)出口接地開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，下柜門(mén)的鎖被打開(kāi)，后上柜門(mén)也可以打開(kāi)，容易造成觸電事故。例如，KYN 28 開(kāi)關(guān)柜；拔出part 開(kāi)關(guān)柜手車(chē)后，絕緣隔離擋板容易被推起，沒(méi)有防誤閉鎖，帶電體外露，工作人員容易誤開(kāi)開(kāi)關(guān)靜觸頭閥的擋板，造成觸電事故。

5.2對(duì)策

針對(duì)開(kāi)關(guān)柜防誤操作功能不完善的情況，在開(kāi)關(guān)柜的高電壓下增加了一把機(jī)械掛鎖，可以在后上柜門(mén)打開(kāi)，打開(kāi)后可以直接接觸帶電部分，并配置了微電腦防誤鎖進(jìn)行鎖定；在XGN GG1A等開(kāi)關(guān)柜上，安裝了接地開(kāi)關(guān)和后柜門(mén)之間的聯(lián)鎖裝置，并安裝了帶電顯示裝置以鎖定接地開(kāi)關(guān)操作。定期檢查防誤裝置的可靠性，利用停電機(jī)會(huì)檢查手車(chē)和接地開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)的機(jī)械閉鎖裝置。

6.結(jié)論

開(kāi)關(guān)柜設(shè)備是電網(wǎng)中重要的一次變電站設(shè)備。為保證其穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)從設(shè)計(jì)、材料、工藝、試驗(yàn)、選型、運(yùn)行和維護(hù)等方面加強(qiáng)控制。嚴(yán)格按照典型設(shè)計(jì)要求，結(jié)合國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提出設(shè)計(jì)技術(shù)要求，從根本上消除接線隱患；根據(jù)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及反事故措施，制定嚴(yán)格的設(shè)備招標(biāo)文件，防止不合格產(chǎn)品進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。加強(qiáng)工廠監(jiān)督，嚴(yán)格見(jiàn)證關(guān)鍵生產(chǎn)點(diǎn)和工廠試驗(yàn)，堅(jiān)決禁止不合格產(chǎn)品出廠。積極開(kāi)展開(kāi)關(guān)柜缺陷管理，加強(qiáng)反事故措施的落實(shí)；完善開(kāi)關(guān)柜防誤閉鎖功能，加強(qiáng)防誤閉鎖裝置的管理，安裝帶電顯示裝置，配合“五防”系統(tǒng)，確保防誤閉鎖的全面性和強(qiáng)制性。

資料來(lái)源:電力知識(shí)課

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