1.高電壓開關(guān)柜因出口室地板發(fā)熱導(dǎo)致的電纜故障

案例:110千伏變電站變壓器只有一個(gè)主變壓器。一天，一個(gè)“35kV母線接地”的信號(hào)被報(bào)告，并被檢查為A相故障。然后35kV出線和PW線同時(shí)被過流一段保護(hù)動(dòng)作跳閘。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PD線開關(guān)柜后，后下門冒出黑煙，柜門打開。發(fā)現(xiàn)a相電纜的端子嚴(yán)重?zé)齻?，電纜端子的絕緣層幾乎完全被電弧熔化，露出電纜的內(nèi)導(dǎo)體(見圖1)。用戶檢查線路后，PW線路的c相出現(xiàn)接地故障。

專業(yè)人員檢查了PD線開關(guān)柜中的設(shè)備，除了A相電纜終端嚴(yán)重?zé)齻?，沒有發(fā)現(xiàn)異常。柜內(nèi)無電弧短路跡象，電纜端子夾無燒熔現(xiàn)象。

圖1局部放電線路開關(guān)柜A相電纜終端燒毀

在低于開關(guān)柜的電纜隧道中，PD線a相電纜穿過板，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)電弧燒穿的孔(見圖2)。發(fā)現(xiàn)屏蔽線開關(guān)柜出線室的底板為鐵板，屏蔽線電纜以分相方式穿過電纜孔。機(jī)柜底部的兩塊鐵板之間沒有間隙，它們重疊并壓在一起形成閉合磁路(在A相電纜一側(cè))。當(dāng)A相電纜終端流過大負(fù)載電流時(shí)，感應(yīng)電流在形成閉合磁路的鐵板上，產(chǎn)生的熱量對(duì)電纜終端的外部絕緣構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

圖2電弧燒穿的孔形成在鐵板上，其中相電纜的PD線穿過鐵板。

根據(jù)對(duì)上述現(xiàn)象的分析，局部放電線路的A相電纜端子在穿板處受熱損壞，形成薄弱的絕緣點(diǎn)，逐漸發(fā)展到鐵板穿孔處的絕緣被燒穿的程度，A相電纜端子向柜體底部鐵板的電弧形成單相接地故障。如果發(fā)生故障，由于系統(tǒng)B和系統(tǒng)C的電壓相對(duì)較高，PW線C的弱相絕緣將導(dǎo)致不同線路的兩點(diǎn)接地短路，兩個(gè)線路保護(hù)裝置將同時(shí)跳閘。

PD線A相電纜的絕緣弱點(diǎn)可能是電纜敷設(shè)過程中的施工質(zhì)量或維護(hù)質(zhì)量問題。

預(yù)防措施

(1)規(guī)范電纜終端制造工藝，提高電纜終端制造質(zhì)量，防止“野蠻施工”。電纜分相敷設(shè)穿過底板，開關(guān)柜出口室底部鐵板不允許形成閉合磁路。

(2)開關(guān)柜出口室的底板應(yīng)由非導(dǎo)磁材料制成。

(3)開關(guān)柜當(dāng)出口室的底板由鐵板制成時(shí)，鐵板必須固定，以防止左間隙因位移而形成閉合磁路。

2、10kV高壓開關(guān)柜手動(dòng)，靜觸頭接觸不良發(fā)熱

案例:一天，陽光明媚，環(huán)境溫度25℃。一次110千伏變電站10千伏開關(guān)柜紅外測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)10kV一次開關(guān)柜前門溫度達(dá)到34.5℃(見圖3)，當(dāng)負(fù)載電流350A..在負(fù)載電流為330A的情況下，b 開關(guān)柜時(shí)，同一部件的溫度為28.4℃(見圖4)，兩者之差開關(guān)柜前門溫度為6.1℃。

圖3a =前門0+紅外測(cè)溫圖

圖4b =前門0+紅外測(cè)溫圖

在幾次后續(xù)溫度測(cè)量之后，發(fā)現(xiàn)A 開關(guān)柜的溫度繼續(xù)上升，并且高于其它開關(guān)柜的溫度。兩年后的某一天，天氣晴朗，環(huán)境溫度為30℃，負(fù)載電流為360安；檢測(cè)前門溫度在此開關(guān)柜時(shí)為55℃(見圖5)。當(dāng)拆除開關(guān)柜后柜門進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)手車母線側(cè)靜觸頭盒最高溫度為69.1℃(見圖6)。因此，懷疑手車的手動(dòng)觸點(diǎn)和靜態(tài)觸點(diǎn)接觸不良。

圖5a =前門0+紅外測(cè)溫圖

圖6 b柜母線側(cè)靜觸頭盒紅外測(cè)溫圖

將手車?yán)灵_關(guān)柜進(jìn)行外部檢查，發(fā)現(xiàn)手車和下動(dòng)觸頭臂的絕緣筒燒壞變形，動(dòng)觸頭座的復(fù)合材料受熱損壞(見圖7)。

圖7手車關(guān)閉損壞

母線停電檢查后，發(fā)現(xiàn)故障是由于靜觸頭座與母線連接的固定螺栓松動(dòng)，造成接觸不良和發(fā)熱。故障定位從靜觸頭座和母線之間的連接開始，并受到熱傳導(dǎo)的影響，導(dǎo)致動(dòng)觸頭燒毀。動(dòng)觸頭上的壓縮彈簧受熱后逐漸退火，緊固力減小，接觸電阻進(jìn)一步增大，觸指局部燒傷。過熱的靜態(tài)觸點(diǎn)如圖8所示。

圖8過熱靜態(tài)觸點(diǎn)

發(fā)熱缺陷應(yīng)該有一個(gè)逐漸發(fā)展的過程。長(zhǎng)期大電流作用逐漸發(fā)展為輕微發(fā)熱，接觸電阻逐漸增大，形成惡性循環(huán)。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的設(shè)備事故。

預(yù)防措施

(1)堅(jiān)持在開關(guān)柜范圍內(nèi)對(duì)主流接觸部分進(jìn)行常規(guī)紅外溫度測(cè)量。

(2)斷路器手車?yán)龉駲z修時(shí)，應(yīng)更換老化、疲勞的壓縮彈簧和腐蝕的螺栓，并采取防銹措施。

(3)規(guī)范設(shè)備安裝調(diào)試過程，確保手車手動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)的接觸行程符合標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備安裝調(diào)試時(shí)，必須測(cè)量動(dòng)、靜觸頭的接觸行程。

(4)在安裝、調(diào)試和維護(hù)過程中，手車手動(dòng)觸點(diǎn)和靜態(tài)觸點(diǎn)的接觸電阻應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行測(cè)量。

(5)利用母線停電的機(jī)會(huì)，檢查各手車手動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)的接觸行程，檢查靜觸點(diǎn)座的連接螺栓是否松動(dòng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除隱患。

(6)進(jìn)行開關(guān)柜工作溫度的檢測(cè)，加強(qiáng)對(duì)開關(guān)柜異常溫度的監(jiān)測(cè)、分析和處理，防止導(dǎo)電回路過熱造成柜內(nèi)短路故障。

(7)開關(guān)柜含有許多有機(jī)絕緣成分，加熱后絕緣性能會(huì)不可逆地逐漸喪失，可能引起火災(zāi)。因此，關(guān)于主電流接觸部分最高允許溫度和熱缺陷表征的規(guī)定應(yīng)不同于裸金屬導(dǎo)體接觸部分最高允許溫度和熱缺陷表征的規(guī)定。建議將主電流接觸部分的最高允許溫度值和開關(guān)柜時(shí)加熱缺陷的定性溫度值降低10℃。

(8)制造商應(yīng)嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量，規(guī)范裝配過程，特別是提高工廠的裝配質(zhì)量。所有螺栓的擰緊力矩應(yīng)明確規(guī)定并滿足要求。

3、母線內(nèi)高電壓開關(guān)柜且手車接觸座接觸部位發(fā)熱

案例:一天，陽光明媚，高壓室內(nèi)環(huán)境溫度10℃。當(dāng)10kV開關(guān)柜進(jìn)行110kV變電站紅外測(cè)溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)10kV 1號(hào)主進(jìn)線柜后門溫度達(dá)到34.8℃(見圖9)，比其他開關(guān)柜柜的表面溫度高14.8℃，比環(huán)境溫度高24.8℃。1號(hào)主進(jìn)線柜前門溫度達(dá)到27.0℃(見10)，比其他開關(guān)柜柜的表面溫度高6.0℃，比環(huán)境溫度高17.0℃。根據(jù)分析，1號(hào)主進(jìn)線柜存在加熱缺陷，具體加熱部位需要進(jìn)一步驗(yàn)證。測(cè)量溫度時(shí)，10k1主進(jìn)線柜的負(fù)載電流為1152A。

圖9 10kv 1號(hào)主進(jìn)線柜后門紅外測(cè)溫圖

圖10 10kv 1號(hào)主進(jìn)線柜前門紅外測(cè)溫圖

接下來，測(cè)量10kv號(hào)主進(jìn)線封閉母線橋(開關(guān)柜端)的表面溫度達(dá)到31.0℃(見圖11)，比其他開關(guān)柜柜的表面溫度高3.8℃，比開關(guān)柜后門的溫度低，表明熱點(diǎn)不在封閉母線橋內(nèi)，可能在開關(guān)柜內(nèi)的手動(dòng)、靜觸頭和母線的連接部位。

3天后，檢查10KV號(hào)主進(jìn)線柜是否停電。將手車?yán)鰴C(jī)柜，并立即對(duì)手車進(jìn)行紅外測(cè)溫(剩余溫度)。手車b相動(dòng)觸頭的整體溫度為42.7℃(剩余溫度)(見圖12)，b相動(dòng)觸頭的前部溫度為46℃(剩余溫度)(見圖13)，手車母線側(cè)的靜觸頭溫度為48.5℃(剩余溫度)(見圖14)，穿板套管處的溫度在開關(guān)柜后為39.2℃(剩余溫度)(見圖15)，手車母線側(cè)的靜觸頭盒附近的母線排溫度在=的內(nèi)側(cè)和后側(cè)這證明手車的手動(dòng)觸點(diǎn)和靜態(tài)觸點(diǎn)的接觸部分不是熱點(diǎn)，在開關(guān)柜之后的穿板套管也不是熱點(diǎn)；1號(hào)主進(jìn)線柜手車母線側(cè)靜觸頭座與母線排的接觸部位是熱點(diǎn)。

圖11 10kv 1號(hào)線封閉母線橋表面發(fā)熱紅外測(cè)溫圖

圖13 1號(hào)主進(jìn)線柜手車b相動(dòng)觸頭前部紅外測(cè)溫圖

圖14 1號(hào)主進(jìn)線柜手車母線側(cè)靜觸頭紅外測(cè)溫圖

圖15 1號(hào)主進(jìn)線柜后穿板外殼紅外測(cè)溫圖

圖16 1號(hào)主進(jìn)線柜后部靜觸頭盒附近母線紅外測(cè)溫圖

通過對(duì)紅外測(cè)溫圖的分析，可以清楚地看到10K1主進(jìn)線柜的背面是熱的。停電檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)主變壓器10K1主入口開關(guān)柜后門的B相母線絕緣熱縮管因發(fā)熱而開裂變黑，手車母線側(cè)母線與靜觸頭座連接處螺栓松動(dòng)，接觸不良，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)發(fā)熱。

預(yù)防措施

(1)修訂相關(guān)維護(hù)和維修程序，規(guī)范和完善設(shè)備維護(hù)和維修作業(yè)指導(dǎo)書，防止遺漏必要的工作流程。

(2)規(guī)范小型設(shè)備維修項(xiàng)目流程，明確主流位置螺栓擰緊力矩。

(3)除了由運(yùn)行和維護(hù)人員定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行正常紅外溫度測(cè)量外，還應(yīng)在重載條件下進(jìn)行集中溫度測(cè)量，并由維護(hù)人員進(jìn)行專門的溫度測(cè)量。

(4)開關(guān)柜用銅母線替換內(nèi)鋁母線。

(5)在高壓開關(guān)柜操作期間，紅外熱像儀用于測(cè)量溫度，只能檢測(cè)機(jī)柜外部。很難直接找到熱點(diǎn)，需要進(jìn)行比較分析。在測(cè)試開關(guān)柜的每個(gè)部分并將其與環(huán)境溫度進(jìn)行比較后，它高于環(huán)境溫度，證明機(jī)柜中存在熱點(diǎn)。在相同的環(huán)境溫度下，幾乎沒有差異的負(fù)載電流的表面溫度等于0+。如果有很大的差異，在高溫開關(guān)柜有熱點(diǎn)。對(duì)于發(fā)熱的開關(guān)柜，在加強(qiáng)安全監(jiān)控的情況下，可以打開柜門進(jìn)行測(cè)溫，檢查特定的熱點(diǎn)。設(shè)備斷電后立即測(cè)量每個(gè)零件的殘余溫度也是檢查特定熱點(diǎn)的一種方法。

4、10kV手動(dòng)接觸壓力彈簧因接觸部位發(fā)熱而損壞

案例:一天，陽光明媚，高壓室內(nèi)環(huán)境溫度14℃。當(dāng)10kV開關(guān)柜進(jìn)行110kV變電站紅外測(cè)溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)10kV 1號(hào)主進(jìn)線柜后門溫度達(dá)到27.8℃，比環(huán)境溫度高13.8℃。1號(hào)主進(jìn)線柜前門溫度達(dá)到26.0℃，比環(huán)境溫度高12.0℃。根據(jù)分析，1號(hào)主進(jìn)線柜存在加熱缺陷，具體加熱部位需要進(jìn)一步驗(yàn)證。測(cè)溫時(shí)，10K1主進(jìn)線柜的負(fù)荷電流為1252A。

經(jīng)專業(yè)人員檢查，確定母線室和后下柜無發(fā)熱開關(guān)柜，手車甲、乙相母線側(cè)動(dòng)、靜觸頭和甲相下動(dòng)、靜觸頭的觸頭部分發(fā)熱。開關(guān)柜電源故障檢查:將手車?yán)鰴C(jī)柜。發(fā)現(xiàn)一個(gè)壓縮彈簧在手車的a相母線側(cè)(上部)上的移動(dòng)觸點(diǎn)的端部缺失，并且一個(gè)壓縮彈簧在手車的a相母線側(cè)上的下移動(dòng)觸點(diǎn)的導(dǎo)電桿和b相母線側(cè)上的移動(dòng)觸點(diǎn)的絕緣外殼側(cè)缺失(見圖17)。當(dāng)檢查手車的靜態(tài)接觸情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)下落的壓縮彈簧留在相應(yīng)的靜態(tài)接觸盒中(見圖18)。

圖17手動(dòng)觸點(diǎn)缺失壓縮彈簧情況圖。

圖18靜觸頭盒中的壓縮彈簧

檢查靜觸頭盒中的壓力彈簧是否脫落，發(fā)現(xiàn)彈簧有斷裂痕跡，但沒有燒蝕。更換壓縮彈簧消除缺陷，10KV號(hào)主進(jìn)線柜恢復(fù)正常運(yùn)行。

之后，利用停電機(jī)會(huì)調(diào)查隱患。共發(fā)現(xiàn)7條10kV出線開關(guān)柜手動(dòng)觸點(diǎn)壓縮彈簧存在上述斷裂隱患(見圖19)，因此判定屬于家族缺陷。

同變電站和同型號(hào)開關(guān)柜有相同的設(shè)備隱患，這應(yīng)該是壓縮彈簧的質(zhì)量問題。手車上次推入操作位置后，動(dòng)觸頭的壓緊彈簧斷裂，緊固力減小，觸指與靜觸頭之間的接觸壓力減小，接觸電阻進(jìn)一步增大，接觸部分受熱。手車A相下動(dòng)觸頭的絕緣殼側(cè)壓縮彈簧和B相母線側(cè)動(dòng)觸頭的導(dǎo)電桿斷裂，使得手車動(dòng)觸頭和導(dǎo)電桿之間產(chǎn)生熱量。手車手動(dòng)觸點(diǎn)壓緊彈簧斷裂，可能造成10kV母線接地和電弧短路，也可能因手動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)起弧而造成母線短路事故。這種變電站10kV開關(guān)柜壓縮彈簧多次發(fā)生斷裂而沒有造成事故，這是非常幸運(yùn)的。

圖19手動(dòng)觸點(diǎn)壓簧斷裂

預(yù)防措施

(1)堅(jiān)持在開關(guān)柜范圍內(nèi)對(duì)主流接觸部分進(jìn)行常規(guī)紅外溫度測(cè)量。

(1)斷路器手車從柜中拉出檢修時(shí)，應(yīng)更換老化和疲勞壓縮彈簧。

(3)停電檢修設(shè)備時(shí)，仔細(xì)檢查手動(dòng)觸點(diǎn)是否有缺陷，手動(dòng)觸點(diǎn)壓縮彈簧是否變形、變色、松動(dòng)，檢查熱退火是否有隱患。

(4)對(duì)同一批次、同一型號(hào)開關(guān)柜進(jìn)行調(diào)查，消除類似隱患。

(5)制造商應(yīng)嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量，規(guī)范裝配工藝，提高壓縮彈簧的制造質(zhì)量，尤其是工廠的裝配質(zhì)量。設(shè)備質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格檢查手車操作的靈活性和準(zhǔn)確性，防止手車操作時(shí)動(dòng)靜觸頭的接觸位置偏差對(duì)壓縮彈簧造成機(jī)械損傷。

(轉(zhuǎn)載自:動(dòng)力工程技術(shù))