高壓開(kāi)關(guān)柜典型故障分析及解決方案

電力系統廣泛使用 10kV(含 6kV)—35kV 開(kāi)關(guān)柜，擔負著(zhù)發(fā)電廠(chǎng)用電、變電站和用戶(hù)供電的任務(wù)，且用量大，分布廣。由于 1OkV－35kV 開(kāi)關(guān)柜的設計、制造、安裝和運行維護等方面均存在不同程度的問(wèn)題，因而開(kāi)關(guān)柜事故率比較高，危及人身、電網(wǎng)和設備安全，影響供電可靠性。

高壓開(kāi)關(guān)柜典型設計方案不規范造成的故障

1.某單位在更換某 220kV 變電站 10kV I 段母線(xiàn) PT 過(guò)程中，工作班成員觸碰到帶電的母線(xiàn)避雷器上部接線(xiàn)樁頭，造成 2 人死亡、1 人嚴重燒傷。

初步分析，事故主要原因為廠(chǎng)家設備一次接線(xiàn)錯誤。

根據國家電網(wǎng)公司典設和設備訂貨技術(shù)協(xié)議書(shū)，10 千伏母線(xiàn)電壓互感器和避雷器均裝設在 10 千伏母線(xiàn)設備間隔中，上述設備的一次接線(xiàn)應接在母線(xiàn)設備間隔小車(chē)之后（圖 1）。而開(kāi)關(guān)柜廠(chǎng)家在實(shí)際接線(xiàn)中，僅將 10 千伏母線(xiàn)電壓互感器接在母線(xiàn)設備間隔小車(chē)之后，將 10 千伏避雷器直接連接在 10 千伏母線(xiàn)上，導致拉開(kāi) 10 千伏母線(xiàn)電壓互感器 9511 小車(chē)后，10 千伏避雷器仍然帶電（圖 2）。

圖一：

規范的設計方案

圖二：

變電站運行人員按照工作票要求，拉出 10 千伏Ⅰ段母線(xiàn)設備間隔 9511 小車(chē)至檢修位置，斷開(kāi)電壓互感器二次空開(kāi)，在Ⅰ段母線(xiàn)電壓互感器柜懸掛"在此工作"標示牌，在左右相鄰柜門(mén)前后各掛紅布幔和"止步，高壓危險"警示牌后，向調度匯報。變電站運行人員與工作負責人一同到現場(chǎng)對 10 千伏Ⅰ 段電壓互感器進(jìn)行驗電，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)行驗電，在驗明電壓互感器確無(wú)電壓之后，運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(xiàn)設備柜內（圖 3），施工人員在工作過(guò)程中，觸碰到帶電的避雷器上部接線(xiàn)樁頭，造成人員觸電傷亡。

圖三：

現場(chǎng)示意圖

典型的廠(chǎng)家設計方案錯誤導致此次事故的發(fā)生。

（二）開(kāi)關(guān)內設備接（觸）頭過(guò)熱性故障

封閉式開(kāi)關(guān)柜在運行中不能打開(kāi)，因此難以測量運行中柜內接（觸）頭的實(shí)際溫度，如不及時(shí)發(fā)現并處理接（觸）頭過(guò)熱性缺陷，嚴重威脅電力安全生產(chǎn)。固定式開(kāi)關(guān)柜每個(gè)進(jìn)出線(xiàn)間隔共有負荷電流流過(guò)的 33 或 39 個(gè)接（觸頭），小車(chē)移動(dòng)式開(kāi)關(guān)柜每個(gè)進(jìn)出線(xiàn)間隔共有負荷電流流過(guò)的 24 個(gè)（或更多）

接（觸頭）。這些接（觸）頭直接流過(guò)負荷電流，當負荷較大時(shí)存在隱患的接（觸）頭就會(huì )嚴重發(fā)熱。由于發(fā)熱點(diǎn)在密封柜內，運行中的柜門(mén)禁止打開(kāi)，值班人員無(wú)法通過(guò)正常的監視手段發(fā)現發(fā)熱缺陷。一旦觸頭發(fā)熱嚴重必然造成事故發(fā)生，影響系統安全運行。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(kāi)關(guān)跳閘，保護裝置顯示"過(guò)流 I 段動(dòng)作"。現場(chǎng)檢查發(fā)現，10kV 配電室有濃煙，10kV 電容器組 III 開(kāi)關(guān)柜下部有著(zhù)火現象。第二天檢查情況：10kV 電容器組 III 644 開(kāi)關(guān)柜內 B 相 CT 和鋁排連接處松動(dòng)引起發(fā)熱導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(kāi)關(guān)柜故障，燒損多面開(kāi)關(guān)柜。

10kV 農專(zhuān)Ⅰ線(xiàn)柜（開(kāi)關(guān)、CT、靜觸頭及套管、母排及相接銅排、母排套管、保護測控裝置、屏頂小母線(xiàn)、電度表、二次控纜燒損；出線(xiàn)電纜頭輕微灼傷）；

A相

B相

C相

開(kāi)關(guān)

電纜頭及CT

母線(xiàn)

10kV 下白貨柜（母排、母排套管、靜觸頭及套管、保護測控裝置、屏頂小母線(xiàn)、電度表、二次控纜燒損；相接銅排、開(kāi)關(guān)、CT、出線(xiàn)電纜頭輕微灼傷）；

母排

保護及二次控纜

10kV 醫院Ⅰ柜（母排、母排套管、靜觸頭及套管、保護測控裝置、屏頂小母線(xiàn)、電度表、二次控纜燒損；相接銅排、開(kāi)關(guān)、CT、出線(xiàn)電纜頭輕微灼傷）；

保護及二次控纜

母排

故障原因分析：10kV 農專(zhuān)Ⅰ線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜由于隔離插頭接觸不良，開(kāi)關(guān)長(cháng)期在滿(mǎn)負荷運行，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，運行中發(fā)熱燒熔，燒損觸頭周?chē)慕^緣件，最終絕緣擊穿，造成觸頭相間短路故障。

加強檢修維護管理

1. 開(kāi)關(guān)柜檢修重點(diǎn)對觸頭接觸情況（有無(wú)過(guò)熱變色的痕跡）、柜內電氣主回路連接螺栓緊固、傳動(dòng)部件軸銷(xiāo)的固定情況、機構輔助開(kāi)關(guān)接觸、操作機構手車(chē)軌道及閉鎖裝置部件是否有機械變形或損壞等情況等進(jìn)行檢查。對于變電站電容器組等操作頻繁的高壓開(kāi)關(guān)柜要適當縮短巡視檢查和維護周期。

2. 已運行的開(kāi)關(guān)柜結合停電檢查，開(kāi)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. 檢修試驗結束后，應重點(diǎn)檢查開(kāi)關(guān)柜有無(wú)遺留工具、物件以及試驗用的短接線(xiàn)、接地線(xiàn)。

4. 由于 GGX2、XGN 等型號開(kāi)關(guān)柜選用運行中易造成發(fā)熱的旋轉隔離開(kāi)關(guān)(如 GN30-12 型隔離開(kāi)關(guān))， 應結合停電檢查隔離開(kāi)關(guān)觸頭（含彈簧）有無(wú)過(guò)熱或燒損，重點(diǎn)為大電流開(kāi)關(guān)柜（如主變進(jìn)線(xiàn)柜、分段開(kāi)關(guān)柜等）。

5. 對重負荷且無(wú)法開(kāi)展測溫的開(kāi)關(guān)柜盡快安排停電檢查，可選一、二座變電站嘗試安裝開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)測溫裝置如：中科微聲無(wú)線(xiàn)無(wú)源在線(xiàn)測溫系統，測溫傳感器。

6. 結合停電檢查開(kāi)關(guān)柜各相帶電體之間、相對地之間空氣距離是否符合規范要求（10kV 開(kāi)關(guān)柜的為 125mm）。

7. 結合停電檢查開(kāi)關(guān)柜的機械聯(lián)鎖，是否滿(mǎn)足“五防”要求。檢查開(kāi)關(guān)柜內手車(chē)活門(mén)打開(kāi)、關(guān)閉是否 靈活正常。