【分享】開(kāi)關(guān)柜的故障分析及對策

1.1.1 TV柜內避雷器直接連接母線(xiàn)

根據典型設計規范要求，TV柜內避雷器須經(jīng)隔離手車(chē)連接母線(xiàn)，而TV柜內倉位布置、接線(xiàn)方式多樣，部分TV柜內避雷器未通過(guò)隔離手車(chē)連接至母線(xiàn)上，當對TV進(jìn)行檢修時(shí)，拉開(kāi)隔離手車(chē)，避雷器仍帶電，給進(jìn)入倉內作業(yè)的工作人員帶來(lái)觸電風(fēng)險。TV柜內避雷器主要有以下幾種接線(xiàn)形式，如下圖所示：

?開(kāi)關(guān)柜接線(xiàn)方式隱患

1）接線(xiàn)方式一：TV柜內避雷器與TV安裝于后倉，熔斷器安裝在手車(chē)上，避雷器直接與母線(xiàn)相連，TV通過(guò)隔離手車(chē)與母線(xiàn)相連；

2）接線(xiàn)方式二：TV柜內避雷器安裝在母線(xiàn)室內，直接與母線(xiàn)相連，TV與熔斷器安裝在手車(chē)上；

3）接線(xiàn)方式三：TV柜內避雷器單獨安裝在后倉或前下倉，直接與母線(xiàn)相連，TV與熔斷器安裝在手車(chē)上。

4）接線(xiàn)方式四：TV與熔斷器安裝在XGN系列固定柜隔室內，避雷器單獨安裝在另一隔室，直接與母線(xiàn)相連；

5）接線(xiàn)方式五：避雷器、TV和熔斷器都安裝于后倉，避雷器直接與母線(xiàn)相連，TV通過(guò)隔離手車(chē)與母線(xiàn)相連；

6）接線(xiàn)方式六：避雷器、熔斷器和TV安裝于同臺手車(chē)，避雷器接于熔斷器后級。該布置方式屬于錯誤接線(xiàn)，運行中一旦熔斷器熔斷，設備將失去避雷器保護。

1.1.2 開(kāi)關(guān)柜下柜與后柜未完全隔離

部分KYN系列主變進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜、母聯(lián)開(kāi)關(guān)柜、饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜等開(kāi)關(guān)柜的下柜與后柜未完全隔離，工作人員進(jìn)入下柜可能誤碰母線(xiàn)或電纜頭帶電部位，造成觸電。開(kāi)關(guān)柜下柜與后柜未隔離隱患如圖所示：

開(kāi)關(guān)柜下柜與后柜未隔離隱患

對存在接線(xiàn)方式隱患的開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行一次接線(xiàn)改造。開(kāi)關(guān)柜接線(xiàn)方式改造示意圖如圖所示：

開(kāi)關(guān)柜接線(xiàn)方式改造示意圖

1.2.1 TV柜內避雷器接線(xiàn)方式技術(shù)改造方案

1）對于接線(xiàn)方式一，拆除隔室內部的避雷器，TV接線(xiàn)方式不變，封堵原母線(xiàn)室穿墻孔，將避雷器放在手車(chē)上改裝成熔斷器避雷器手車(chē)，且避雷器與熔斷器、TV回路并聯(lián)。

2）對于接線(xiàn)方式二，拆除母線(xiàn)隔室的避雷器，將避雷器移到手車(chē)上改裝成熔斷器和避雷器共手車(chē)，增加下觸頭盒安裝板、觸頭盒擋板及活門(mén)機構，將TV安裝在后倉，通過(guò)引線(xiàn)連接至隔離手車(chē)下觸頭。該方案可在原手車(chē)上實(shí)施，也可考慮更換新手車(chē)。

3）對于接線(xiàn)方式三，拆除原隔室的避雷器，將避雷器移到手車(chē)上改裝成熔斷器和避雷器共手車(chē)，封堵原母線(xiàn)室穿墻孔，增加手車(chē)下觸頭盒安裝板、觸頭盒擋板及活門(mén)機構，將TV安裝在后倉，通過(guò)引線(xiàn)連接至下觸頭上。該方案可在原手車(chē)上實(shí)施，也可考慮更換新手車(chē)。

4）對于接線(xiàn)方式四，拆除其它隔室內部的避雷器，把避雷器移到熔斷器、TV隔室內，連接至隔離開(kāi)關(guān)斷口后，且與熔斷器、TV回路并聯(lián)。

5）對于接線(xiàn)方式五，避雷器，TV安裝位置不變，將原避雷器引線(xiàn)直接連接到隔離手車(chē)下觸頭，封堵原母線(xiàn)室穿墻孔。

6）對于接線(xiàn)方式六，該布置方式屬于錯誤接線(xiàn)，運行中一旦熔斷器熔斷，設備將失去避雷器保護。拆除原手車(chē)中的避雷器、熔斷器，改變接線(xiàn)位置，使避雷器接于熔斷器的上級，且與熔斷器、TV回路并聯(lián)。

1.2.2 開(kāi)關(guān)柜下柜與后柜未完全隔離防范措施

由于此類(lèi)開(kāi)關(guān)柜產(chǎn)品結構定型，如在改造中加裝隔板會(huì )改變其內部結構形式及空間分布，產(chǎn)品內部防護性能無(wú)法保證，因此在進(jìn)入柜內作業(yè)時(shí)必須確認主變10kV側轉檢修、主變開(kāi)關(guān)轉檢修，方可進(jìn)行工作。

在實(shí)際運行中，金屬封閉開(kāi)關(guān)柜本身有缺陷，加之運行條件惡劣導致的絕緣性能劣化或誤操作等原因，都會(huì )造成內部發(fā)生電弧故障。短路產(chǎn)生的電弧溫度高、能量大，電弧本身是質(zhì)量極輕的等離子氣體，在電動(dòng)力和熱氣的作用下電弧會(huì )在柜內高速移動(dòng)并造成故障范圍迅速擴大。在此情況下，絕緣材料氣化，金屬融化，開(kāi)關(guān)柜內部溫度及壓力驟升，如果未設計或安裝合格的壓力釋放通道，巨大的壓力會(huì )造成柜體隔板、門(mén)板、鉸鏈、觀(guān)察窗嚴重變形甚至斷裂，電弧產(chǎn)生的高溫氣流噴出柜體，造成設備附近的運行維護人員嚴重灼傷，甚至危及生命安全。當前在運設備存在未設置泄壓通道、泄壓通道設置不合理、內部電弧釋放能力未經(jīng)試驗驗證以及試驗時(shí)的考核不嚴格等問(wèn)題。

選型：開(kāi)關(guān)柜內部故障電弧性能應為IAC級，內部電弧允許持續時(shí)間應不小于0.5s，試驗電流為額定短時(shí)耐受電流。對于額定短路開(kāi)斷電流31.5kA以上產(chǎn)品可按照31.5kA進(jìn)行內部故障電弧試驗。

改造：加裝或更改泄壓通道，嚴格按照型式試驗標準要求進(jìn)行內部電弧試驗驗證。

保護：適當壓縮主變壓器各段保護級差，減少故障電弧的持續破壞時(shí)間。

近年來(lái)，開(kāi)關(guān)柜產(chǎn)品體積不斷縮小，柜內絕緣性能發(fā)生缺陷、故障增多。主要表現在：爬距和空氣間隙不夠，特別是手車(chē)柜，現在很多廠(chǎng)家為了縮短柜體尺寸，大幅度地減小裝于柜內的斷路器、隔離插頭的相間和對地距離，卻未采取有效保證絕緣強度的措施；裝配工藝不良，由于裝配質(zhì)量差，開(kāi)關(guān)柜內的單一元件可以通過(guò)耐壓試驗，但組裝后開(kāi)關(guān)柜整體卻無(wú)法通過(guò)；接點(diǎn)容量不足或接觸不良，當接點(diǎn)容量不足或接觸不良時(shí)，局部溫度升高，絕緣性能下降，引起對地或相間閃絡(luò )；凝露現象，自帶加熱器易損壞，無(wú)法正常工作，在開(kāi)關(guān)柜內發(fā)生凝露現象，降低絕緣性能；配套附件絕緣性能差。部分制造廠(chǎng)為了降低成本，采用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。

不能盲目追求開(kāi)關(guān)柜小型化，應根據工程情況、變電站內布置、運行維護和設備檢修等因素綜合考慮，采購合適的開(kāi)關(guān)柜。

以空氣或以空氣/絕緣材料作為絕緣介質(zhì)的設備應考慮絕緣材料的厚度、設計場(chǎng)強和老化問(wèn)題，并要求制造廠(chǎng)按照標準要求進(jìn)行凝露試驗；對開(kāi)關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜內穿墻套管、機械活門(mén)、母排折彎處等部位，如空氣絕緣凈距離小于125mm（12kV）和300mm（40.5kV），應采取導體加裝絕緣護套的包封措施；進(jìn)出線(xiàn)套管、機械活門(mén)、母排拐彎處等場(chǎng)強較為集中的部位，應采取倒角打磨等措施，防止電場(chǎng)畸變；柜內母線(xiàn)支持瓷瓶等一些絕緣爬距不能滿(mǎn)足防污條件的設備，噴涂RTV絕緣涂料，提升老舊設備運行的技術(shù)條件。

回路連接點(diǎn)接觸不良，接觸電阻增大，發(fā)熱問(wèn)題突出，如隔離觸頭接觸不良；金屬鎧裝式柜體通風(fēng)口設計不合理，空氣不對流，散熱能力差，柜內發(fā)熱問(wèn)題較多；穿墻套管、電流互感器等安裝結構形成電磁閉合回路從而產(chǎn)生渦流，造成部分隔離擋板材質(zhì)發(fā)熱現象嚴重；部分封閉開(kāi)關(guān)柜內干式設備（澆注式電流互感器、澆注式電壓互感器、干式變壓器）選用的繞組線(xiàn)徑不足、澆注工藝控制不嚴，極易發(fā)生過(guò)熱損壞。

加強開(kāi)關(guān)柜的散熱，加裝送風(fēng)機及引風(fēng)機；結合停電機會(huì )，檢查動(dòng)靜觸頭接觸壓力，必要時(shí)予以更換，同時(shí)更換疲勞的觸頭彈簧。加大柜體內部測溫技術(shù)研究，應用無(wú)線(xiàn)測溫等新技術(shù)解決測溫難問(wèn)題。

大部分開(kāi)關(guān)柜都裝配了防誤閉鎖裝置，但其防誤閉鎖全面性、強制性并未達到要求。部分鎧裝式開(kāi)關(guān)柜的后部上柜門(mén)為可開(kāi)啟方式，無(wú)防誤閉鎖，無(wú)雙隔離擋板，打開(kāi)后就可直接觸及帶電部位，且螺絲為普通內六角螺絲，易發(fā)生開(kāi)啟柜門(mén)誤入帶電柜內的觸電事故；部分主變、母聯(lián)、TV、所用變等無(wú)接地開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)柜，后部下柜門(mén)未與接地開(kāi)關(guān)形成機械閉鎖，可拆除螺絲直接打開(kāi)后柜門(mén)，未關(guān)柜門(mén)的情況下也能合閘送電，易造成檢修人員誤開(kāi)、誤入帶電間隔，發(fā)生人員觸電事故；部分開(kāi)關(guān)柜后柜門(mén)上、下兩部分不能獨立閉鎖，上柜門(mén)依靠下柜門(mén)閉鎖。當合上出線(xiàn)接地開(kāi)關(guān)，下柜門(mén)閉鎖解除，后上柜門(mén)也可打開(kāi)，易造成觸電事故。如KYN28型開(kāi)關(guān)柜；部分開(kāi)關(guān)柜手車(chē)拖出后，可以輕易的將絕緣隔離擋扳推上，沒(méi)有防誤閉鎖，帶電體暴露，工作人員易誤開(kāi)啟開(kāi)關(guān)靜觸頭活門(mén)檔板，造成觸電事故。

針對開(kāi)關(guān)柜防誤功能不完善，對于后部上柜門(mén)可開(kāi)啟，且打開(kāi)后就可直接觸及帶電部位的高壓開(kāi)關(guān)柜加裝機械掛鎖，配置微機防誤程序鎖進(jìn)行閉鎖；在GG1A、XGN等開(kāi)關(guān)柜上加裝接地開(kāi)關(guān)與后柜門(mén)的聯(lián)鎖，加裝帶電顯示裝置閉鎖接地開(kāi)關(guān)操作。定期檢查防誤裝置可靠性，利用停電機會(huì )檢查手車(chē)與接地開(kāi)關(guān)，隔離開(kāi)關(guān)與接地開(kāi)關(guān)的機械閉鎖裝置。