高壓開關(guān)柜典型故障分析及解決方案

電力系統(tǒng)廣泛使用 10kV(含 6kV)—35kV 開關(guān)柜，擔(dān)負(fù)著發(fā)電廠用電、變電站和用戶供電的任務(wù)，且用量大，分布廣。由于 1OkV－35kV 開關(guān)柜的設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行維護(hù)等方面均存在不同程度的問題，因而開關(guān)柜事故率比較高，危及人身、電網(wǎng)和設(shè)備安全，影響供電可靠性。

高壓開關(guān)柜典型設(shè)計(jì)方案不規(guī)范造成的故障

1.某單位在更換某 220kV 變電站 10kV I 段母線 PT 過程中，工作班成員觸碰到帶電的母線避雷器上部接線樁頭，造成 2 人死亡、1 人嚴(yán)重?zé)齻?/span>

初步分析，事故主要原因?yàn)閺S家設(shè)備一次接線錯(cuò)誤。

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司典設(shè)和設(shè)備訂貨技術(shù)協(xié)議書，10 千伏母線電壓互感器和避雷器均裝設(shè)在 10 千伏母線設(shè)備間隔中，上述設(shè)備的一次接線應(yīng)接在母線設(shè)備間隔小車之后（圖 1）。而開關(guān)柜廠家在實(shí)際接線中，僅將 10 千伏母線電壓互感器接在母線設(shè)備間隔小車之后，將 10 千伏避雷器直接連接在 10 千伏母線上，導(dǎo)致拉開 10 千伏母線電壓互感器 9511 小車后，10 千伏避雷器仍然帶電（圖 2）。

圖一：

規(guī)范的設(shè)計(jì)方案

圖二：

變電站運(yùn)行人員按照工作票要求，拉出 10 千伏Ⅰ段母線設(shè)備間隔 9511 小車至檢修位置，斷開電壓互感器二次空開，在Ⅰ段母線電壓互感器柜懸掛"在此工作"標(biāo)示牌，在左右相鄰柜門前后各掛紅布幔和"止步，高壓危險(xiǎn)"警示牌后，向調(diào)度匯報(bào)。變電站運(yùn)行人員與工作負(fù)責(zé)人一同到現(xiàn)場(chǎng)對(duì) 10 千伏Ⅰ 段電壓互感器進(jìn)行驗(yàn)電，由于電壓互感器位置在 9511 柜后，必須由施工人員卸下柜后檔板才能進(jìn)行驗(yàn)電，在驗(yàn)明電壓互感器確無(wú)電壓之后，運(yùn)行人員許可施工人員工作。由于電壓互感器與避雷器共同安裝在 10 千伏Ⅰ段母線設(shè)備柜內(nèi)（圖 3），施工人員在工作過程中，觸碰到帶電的避雷器上部接線樁頭，造成人員觸電傷亡。

圖三：

現(xiàn)場(chǎng)示意圖

典型的廠家設(shè)計(jì)方案錯(cuò)誤導(dǎo)致此次事故的發(fā)生。

（二）開關(guān)內(nèi)設(shè)備接（觸）頭過熱性故障

封閉式開關(guān)柜在運(yùn)行中不能打開，因此難以測(cè)量運(yùn)行中柜內(nèi)接（觸）頭的實(shí)際溫度，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理接（觸）頭過熱性缺陷，嚴(yán)重威脅電力安全生產(chǎn)。固定式開關(guān)柜每個(gè)進(jìn)出線間隔共有負(fù)荷電流流過的 33 或 39 個(gè)接（觸頭），小車移動(dòng)式開關(guān)柜每個(gè)進(jìn)出線間隔共有負(fù)荷電流流過的 24 個(gè)（或更多）

接（觸頭）。這些接（觸）頭直接流過負(fù)荷電流，當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)存在隱患的接（觸）頭就會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱。由于發(fā)熱點(diǎn)在密封柜內(nèi)，運(yùn)行中的柜門禁止打開，值班人員無(wú)法通過正常的監(jiān)視手段發(fā)現(xiàn)發(fā)熱缺陷。一旦觸頭發(fā)熱嚴(yán)重必然造成事故發(fā)生，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。下邊四起故障分析。

1.2007 年 2 月 3 日 23 時(shí) 59 分，某變電站 10kV 電容器組 III644 開關(guān)跳閘，保護(hù)裝置顯示"過流 I 段動(dòng)作"。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，10kV 配電室有濃煙，10kV 電容器組 III 開關(guān)柜下部有著火現(xiàn)象。第二天檢查情況：10kV 電容器組 III 644 開關(guān)柜內(nèi) B 相 CT 和鋁排連接處松動(dòng)引起發(fā)熱導(dǎo)致該處燒斷和熱縮材料燃燒，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，燒損多面開關(guān)柜。

10kV 農(nóng)專Ⅰ線柜（開關(guān)、CT、靜觸頭及套管、母排及相接銅排、母排套管、保護(hù)測(cè)控裝置、屏頂小母線、電度表、二次控纜燒損；出線電纜頭輕微灼傷）；

A相

B相

C相

開關(guān)

電纜頭及CT

母線

10kV 下白貨柜（母排、母排套管、靜觸頭及套管、保護(hù)測(cè)控裝置、屏頂小母線、電度表、二次控纜燒損；相接銅排、開關(guān)、CT、出線電纜頭輕微灼傷）；

母排

保護(hù)及二次控纜

10kV 醫(yī)院Ⅰ柜（母排、母排套管、靜觸頭及套管、保護(hù)測(cè)控裝置、屏頂小母線、電度表、二次控纜燒損；相接銅排、開關(guān)、CT、出線電纜頭輕微灼傷）；

保護(hù)及二次控纜

母排

故障原因分析：10kV 農(nóng)專Ⅰ線開關(guān)柜由于隔離插頭接觸不良，開關(guān)長(zhǎng)期在滿負(fù)荷運(yùn)行，觸頭發(fā)熱引起梅花觸頭的彈簧退火變形，失去彈性，造成該隔離插頭接觸電阻變大，運(yùn)行中發(fā)熱燒熔，燒損觸頭周圍的絕緣件，最終絕緣擊穿，造成觸頭相間短路故障。

加強(qiáng)檢修維護(hù)管理

1. 開關(guān)柜檢修重點(diǎn)對(duì)觸頭接觸情況（有無(wú)過熱變色的痕跡）、柜內(nèi)電氣主回路連接螺栓緊固、傳動(dòng)部件軸銷的固定情況、機(jī)構(gòu)輔助開關(guān)接觸、操作機(jī)構(gòu)手車軌道及閉鎖裝置部件是否有機(jī)械變形或損壞等情況等進(jìn)行檢查。對(duì)于變電站電容器組等操作頻繁的高壓開關(guān)柜要適當(dāng)縮短巡視檢查和維護(hù)周期。

2. 已運(yùn)行的開關(guān)柜結(jié)合停電檢查，開關(guān)柜底部以及柜與柜間孔洞是否封堵，有無(wú)小動(dòng)物進(jìn)入的可能。

3. 檢修試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)重點(diǎn)檢查開關(guān)柜有無(wú)遺留工具、物件以及試驗(yàn)用的短接線、接地線。

4. 由于 GGX2、XGN 等型號(hào)開關(guān)柜選用運(yùn)行中易造成發(fā)熱的旋轉(zhuǎn)隔離開關(guān)(如 GN30-12 型隔離開關(guān))， 應(yīng)結(jié)合停電檢查隔離開關(guān)觸頭（含彈簧）有無(wú)過熱或燒損，重點(diǎn)為大電流開關(guān)柜（如主變進(jìn)線柜、分段開關(guān)柜等）。

5. 對(duì)重負(fù)荷且無(wú)法開展測(cè)溫的開關(guān)柜盡快安排停電檢查，可選一、二座變電站嘗試安裝開關(guān)柜在線測(cè)溫裝置如：中科微聲無(wú)線無(wú)源在線測(cè)溫系統(tǒng)，測(cè)溫傳感器。

6. 結(jié)合停電檢查開關(guān)柜各相帶電體之間、相對(duì)地之間空氣距離是否符合規(guī)范要求（10kV 開關(guān)柜的為 125mm）。

7. 結(jié)合停電檢查開關(guān)柜的機(jī)械聯(lián)鎖，是否滿足“五防”要求。檢查開關(guān)柜內(nèi)手車活門打開、關(guān)閉是否 靈活正常。