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什么是開(kāi)關(guān)柜？！

開(kāi)關(guān)柜(開(kāi)關(guān)柜)主要用于電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、配電和能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中電氣設(shè)備的開(kāi)閉、控制和保護(hù)。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的元件主要包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)載開(kāi)關(guān)、操作機(jī)構(gòu)、互感器和各種保護(hù)裝置。對(duì)于開(kāi)關(guān)柜有許多分類(lèi)方法，例如，斷路器的安裝方法可分為拆卸式開(kāi)關(guān)柜和固定式開(kāi)關(guān)柜；或者根據(jù)機(jī)柜的結(jié)構(gòu)，可以分為開(kāi)放式開(kāi)關(guān)柜，金屬封閉式開(kāi)關(guān)柜，金屬封閉式開(kāi)關(guān)柜；根據(jù)電壓等級(jí)的不同，可分為高電壓開(kāi)關(guān)柜，中電壓開(kāi)關(guān)柜和低電壓開(kāi)關(guān)柜。主要適用于發(fā)電廠(chǎng)、變電站、石油化工、冶金軋鋼、輕工紡織、廠(chǎng)礦、住宅小區(qū)、高層建筑等不同場(chǎng)合。

開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的元件主要包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)載開(kāi)關(guān)、操作機(jī)構(gòu)、互感器和各種保護(hù)裝置。以下視頻剖析了細(xì)節(jié):

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開(kāi)關(guān)柜故障分析及對(duì)策

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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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)連接，而電視柜內(nèi)的位置以各種方式排列和接線(xiàn)。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(xiàn)。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(xiàn)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(xiàn)上，電視機(jī)通過(guò)隔離手車(chē)連接到母線(xiàn)上；

2.連接方式二:電視柜內(nèi)的避雷器安裝在母線(xiàn)室內(nèi)，直接連接到母線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)相連，電視機(jī)通過(guò)隔離手車(chē)與母線(xiàn)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(xiàn)，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(xiàn)開(kāi)關(guān)柜，母線(xiàn)耦合器開(kāi)關(guān)柜，饋線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)方式隱患的開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行一次性接線(xiàn)修改。開(kāi)關(guān)柜接線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)直接連接到隔離手車(chē)的下觸頭上，堵住原母線(xiàn)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)造成內(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(guān)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)

[改裝]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?，F(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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)彎頭等，應(yīng)采用倒角和磨削。柜內(nèi)母線(xiàn)支撐瓷瓶和其他絕緣爬電距離不能滿(mǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(chǎng)監(jiān)督，嚴(yán)格見(jiàn)證關(guān)鍵生產(chǎn)點(diǎn)和工廠(chǎng)試驗(yàn)，堅(jiān)決禁止不合格產(chǎn)品出廠(chǎng)。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。

高壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)的“五項(xiàng)預(yù)防措施”

1.高壓開(kāi)關(guān)柜真空斷路器小車(chē)在試驗(yàn)位置閉合后，小車(chē)斷路器不能進(jìn)入工作位置。(防止帶負(fù)荷關(guān)閉)

2.當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)柜的接地刀處于閉合位置時(shí)，小車(chē)斷路器不能接通或斷開(kāi)。(用接地線(xiàn)防止閉合)3。當(dāng)高電壓開(kāi)關(guān)柜的真空斷路器閉合時(shí)，外殼的后門(mén)被機(jī)器鎖定在接地刀和柜門(mén)上。(防止誤入帶電區(qū)間)。4.工作時(shí)高壓開(kāi)關(guān)柜的真空斷路器應(yīng)閉合，接地刀不能投入運(yùn)行。(防止帶電接地線(xiàn))5。高壓開(kāi)關(guān)柜的真空斷路器在閉合時(shí)不能退出臺(tái)車(chē)式斷路器的工作位置。(防止加載拉刀制動(dòng))

讓我們看兩個(gè)案例

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

情況

110千伏變電站只有一個(gè)主變壓器。一天，一個(gè)“35kV母線(xiàn)接地”的信號(hào)被報(bào)告，并被檢查為A相故障。然后35kV出線(xiàn)和PW線(xiàn)同時(shí)被過(guò)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(xiàn)開(kāi)關(guān)柜后，后下門(mén)冒出黑煙，柜門(mén)打開(kāi)。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(jiàn)圖1)。用戶(hù)檢查線(xiàn)路后，PW線(xiàn)路的c相出現(xiàn)接地故障。

專(zhuān)業(yè)人員檢查了PD線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜中的設(shè)備，除了A相電纜終端嚴(yán)重?zé)齻猓瑳](méi)有發(fā)現(xiàn)異常。柜內(nèi)無(wú)電弧短路跡象，電纜端子夾無(wú)燒熔現(xiàn)象。

圖1局部放電線(xiàn)路開(kāi)關(guān)柜A相電纜終端燒毀

在低于開(kāi)關(guān)柜的電纜隧道中，PD線(xiàn)a相電纜穿過(guò)板，在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電弧燒穿的孔(見(jiàn)圖2)。發(fā)現(xiàn)屏蔽線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜出線(xiàn)室的底板為鐵板，屏蔽線(xiàn)電纜以分相方式穿過(guò)電纜孔。機(jī)柜底部的兩塊鐵板之間沒(méi)有間隙，它們重疊并壓在一起形成閉合磁路(在A(yíng)相電纜一側(cè))。當(dāng)A相電纜終端流過(guò)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(xiàn)穿過(guò)鐵板。

根據(jù)對(duì)上述現(xiàn)象的分析，局部放電線(xiàn)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(xiàn)C的弱相絕緣將導(dǎo)致不同線(xiàn)路的兩點(diǎn)接地短路，兩個(gè)線(xiàn)路保護(hù)裝置將同時(shí)跳閘。

PD線(xiàn)A相電纜的絕緣弱點(diǎn)可能是電纜敷設(shè)過(guò)程中的施工質(zhì)量或維護(hù)質(zhì)量問(wèn)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(guò)底板，開(kāi)關(guān)柜出口室底部鐵板不允許形成閉合磁路。

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

(3)開(kāi)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(kāi)關(guān)柜手動(dòng)，靜觸頭接觸不良發(fā)熱

情況

有一天，天氣晴朗，環(huán)境溫度為25℃。當(dāng)用11kV 變電站10kV 開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行紅外測(cè)溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載電流為350A時(shí)，前門(mén)溫度達(dá)到34.5℃(見(jiàn)圖3)。當(dāng)b 開(kāi)關(guān)柜負(fù)載電流為330A時(shí)，同一部件的溫度為28.4℃(見(jiàn)圖4)，兩者之差開(kāi)關(guān)柜前門(mén)溫度為6。1℃。

圖3a =前門(mén)0+紅外測(cè)溫圖

圖4b =前門(mén)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(kāi)關(guān)柜的溫度繼續(xù)上升，并且高于其它開(kāi)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；該開(kāi)關(guān)柜試驗(yàn)前門(mén)的最高溫度為55℃:(見(jiàn)圖5)。當(dāng)拆除開(kāi)關(guān)柜后柜門(mén)進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)手車(chē)母線(xiàn)側(cè)靜觸頭盒最高溫度為69.1℃(見(jiàn)圖6)。因此，懷疑手車(chē)的手動(dòng)觸點(diǎn)和靜態(tài)觸點(diǎn)接觸不良。

圖5a =前門(mén)0+紅外測(cè)溫圖

圖6 b柜母線(xiàn)側(cè)靜觸頭盒紅外測(cè)溫圖

將手車(chē)?yán)灵_(kāi)關(guān)柜進(jìn)行外部檢查，發(fā)現(xiàn)手車(chē)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(jiàn)圖7)。

圖7手車(chē)關(guān)閉損壞

母線(xiàn)停電檢查后，發(fā)現(xiàn)故障是由于靜觸頭座與母線(xiàn)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(xiàn)之間的連接開(kāi)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(guò)熱的靜態(tài)觸點(diǎn)如圖8所示。

圖8過(guò)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(guò)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(kāi)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(chē)?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(guò)程，確保手車(chē)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(guò)程中，手車(chē)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(xiàn)停電的機(jī)會(huì)，檢查各手車(chē)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(kāi)關(guān)柜工作溫度的檢測(cè)，加強(qiáng)對(duì)開(kāi)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(guò)熱造成柜內(nèi)短路故障。

(7)開(kāi)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(kāi)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(guò)程，特別是提高工廠(chǎng)的裝配質(zhì)量。所有螺栓的擰緊力矩應(yīng)明確規(guī)定并滿(mǎn)足要求。

3、母線(xiàn)內(nèi)高電壓開(kāi)關(guān)柜且手車(chē)接觸座接觸部位發(fā)熱

情況

一天，陽(yáng)光明媚，高壓室內(nèi)環(huán)境溫度為10℃。當(dāng)10kV開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行11kV 變電站紅外測(cè)溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)10KV 1號(hào)主進(jìn)線(xiàn)柜后門(mén)溫度達(dá)到34.8℃(見(jiàn)圖9)，比其他開(kāi)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(xiàn)柜前門(mén)溫度達(dá)到27.0℃(見(jiàn)10)，比其他開(kāi)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(xiàn)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(xiàn)柜的負(fù)載電流為1152A。

圖1 okv 1主進(jìn)線(xiàn)柜后門(mén)紅外測(cè)溫圖

圖10 10kv 1號(hào)主進(jìn)線(xiàn)柜前門(mén)紅外測(cè)溫圖

接下來(lái)，測(cè)量10kv號(hào)主進(jìn)線(xiàn)封閉母線(xiàn)橋(開(kāi)關(guān)柜端)的表面溫度達(dá)到31。0℃(見(jiàn)圖11)，比其他開(kāi)關(guān)柜柜的表面溫度高3.8℃，比開(kāi)關(guān)柜后門(mén)的表面溫度低3.8℃，表明熱點(diǎn)不在封閉的母線(xiàn)橋內(nèi)，可能在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的手動(dòng)、靜觸頭和母線(xiàn)的連接部位。

3天后，檢查10KV號(hào)主進(jìn)線(xiàn)柜是否停電。將手車(chē)?yán)鰴C(jī)柜，并立即對(duì)手車(chē)進(jìn)行紅外測(cè)溫(剩余溫度)。手車(chē)b相動(dòng)觸點(diǎn)的總溫度為42°。7℃(剩余溫度)(見(jiàn)圖12)，b相動(dòng)觸頭前端溫度為46℃(剩余溫度)(見(jiàn)圖13)，手車(chē)母線(xiàn)側(cè)靜觸頭溫度為48。5℃(剩余溫度)(見(jiàn)圖14)，0+后穿板套管溫度為39.2℃(剩余溫度)(見(jiàn)圖15)，0+前后手車(chē)母線(xiàn)側(cè)靜觸頭盒附近母線(xiàn)排溫度為64.6℃(剩余溫度)(見(jiàn)圖16)。這證明手車(chē)的手動(dòng)觸點(diǎn)和靜態(tài)觸點(diǎn)的接觸部分不是熱點(diǎn)，開(kāi)關(guān)柜后面的穿板套管也不是熱點(diǎn)。1號(hào)主進(jìn)線(xiàn)柜手車(chē)母線(xiàn)側(cè)靜觸頭座與母線(xiàn)排的接觸部位是熱點(diǎn)。

圖11 okv 1進(jìn)線(xiàn)封閉母線(xiàn)橋表面加熱的紅外熱圖

圖12 1號(hào)主進(jìn)線(xiàn)柜手車(chē)b相動(dòng)觸頭紅外測(cè)溫圖

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

圖14 1號(hào)主進(jìn)線(xiàn)柜手車(chē)母線(xiàn)側(cè)靜觸頭紅外測(cè)溫圖

圖15 1號(hào)主進(jìn)線(xiàn)柜后穿板外殼紅外測(cè)溫圖

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

通過(guò)對(duì)紅外測(cè)溫圖的分析，可以清楚地看到10K1主進(jìn)線(xiàn)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(kāi)關(guān)柜后門(mén)的B相母線(xiàn)絕緣熱縮管因發(fā)熱而開(kāi)裂變黑，手車(chē)母線(xiàn)側(cè)母線(xiàn)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(shū)，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(zhuān)門(mén)的溫度測(cè)量。

(4)開(kāi)關(guān)柜用銅母線(xiàn)替換內(nèi)鋁母線(xiàn)。

(5)在高壓開(kāi)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(kāi)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(méi)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(kāi)關(guān)柜有熱點(diǎn)。對(duì)于發(fā)熱的開(kāi)關(guān)柜，在加強(qiáng)安全監(jiān)控的情況下，可以打開(kāi)柜門(mén)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

情況

一天，陽(yáng)光明媚，高壓室內(nèi)環(huán)境溫度14℃。當(dāng)10kV 變電站用于10kV開(kāi)關(guān)柜的紅外測(cè)溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)10KV 1號(hào)主進(jìn)線(xiàn)柜后門(mén)溫度達(dá)到27.8℃，比環(huán)境溫度高13.8℃。1號(hào)主進(jìn)線(xiàn)柜前門(mén)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(xiàn)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(xiàn)柜的負(fù)荷電流為1252A。

經(jīng)專(zhuān)業(yè)人員檢查，確定母線(xiàn)室和后下柜無(wú)發(fā)熱開(kāi)關(guān)柜，手車(chē)甲、乙相母線(xiàn)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(kāi)關(guān)柜電源故障檢查:將手車(chē)?yán)鰴C(jī)柜。發(fā)現(xiàn)一個(gè)壓縮彈簧在手車(chē)的a相母線(xiàn)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(chē)的a相母線(xiàn)側(cè)上的下移動(dòng)觸點(diǎn)的導(dǎo)電桿和b相母線(xiàn)側(cè)上的移動(dòng)觸點(diǎn)的絕緣外殼側(cè)缺失(見(jiàn)圖17)。當(dāng)檢查手車(chē)的靜態(tài)接觸情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的靜態(tài)接觸箱中有一個(gè)松動(dòng)的壓縮彈簧(見(jiàn)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(méi)有燒蝕。更換壓縮彈簧消除缺陷，10KV號(hào)主進(jìn)線(xiàn)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(xiàn)開(kāi)關(guān)柜手動(dòng)觸點(diǎn)壓縮彈簧存在上述斷裂隱患(見(jiàn)圖19)，因此判定屬于家族缺陷。

同變電站和同型號(hào)開(kāi)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(wèn)題。手車(chē)上次推入操作位置后，動(dòng)觸頭壓緊彈簧斷裂，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，接觸部位受熱。手車(chē)A相下動(dòng)觸頭的絕緣殼側(cè)壓縮彈簧和B相母線(xiàn)側(cè)動(dòng)觸頭的導(dǎo)電桿斷裂，使得手車(chē)動(dòng)觸頭和導(dǎo)電桿之間產(chǎn)生熱量。手車(chē)手動(dòng)觸點(diǎn)壓緊彈簧斷裂，可能造成10kV母線(xiàn)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(xiàn)短路事故。這個(gè)變電站10kV開(kāi)關(guān)柜反復(fù)導(dǎo)致壓縮彈簧斷裂，沒(méi)有造成任何事故，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(kāi)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(chē)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(kāi)關(guān)柜進(jìn)行調(diào)查，消除類(lèi)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(chǎng)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(chē)操作的靈活性和準(zhǔn)確性，防止手車(chē)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。

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