高壓開關柜故障分析與處理

1、WORD.13/13高壓開關柜故障分析與處理摘要 高壓開關柜是指用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用，高壓開關柜按作電壓等級在3.6kV550kV的電器產品。目前運用廣泛，主要適用于發(fā)電廠、變電站、石油化工、冶金軋鋼、輕工紡織、廠礦企業(yè)和住宅小區(qū)、高層建筑等各種不同場。因此對高壓開關柜進行正確的日常維護和故障分析與處理是相當重要的事情，保證人員與設備的安全，減少不必要的財產損失，避免引發(fā)蝴蝶效應。關鍵詞：高壓開關柜，電力系統(tǒng)，日常維護，故障分析與處理，安全目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc19943 第一章 緒論 PAGEREF

2、_Toc19943 3 HYPERLINK l _Toc17040 1.1概述 PAGEREF _Toc17040 3 HYPERLINK l _Toc21787 1.2高壓開關柜類型 PAGEREF _Toc21787 3 HYPERLINK l _Toc27606 1.3高壓開關柜主要技術參數 PAGEREF _Toc27606 4 HYPERLINK l _Toc7365 1.4 高壓開關柜的技術發(fā)展 PAGEREF _Toc7365 5 HYPERLINK l _Toc18948 1.5本論文的主要工作 PAGEREF _Toc18948 5 HYPERLINK l _Toc25554

3、 第二章 常見故障分析 PAGEREF _Toc25554 6 HYPERLINK l _Toc19641 2.1 運行狀況概述 PAGEREF _Toc19641 6 HYPERLINK l _Toc24127 2.2 高壓斷路器常見故障與分析 PAGEREF _Toc24127 6 HYPERLINK l _Toc14192 第三章 故障處理 PAGEREF _Toc14192 8 HYPERLINK l _Toc27462 3.1 檢測與診斷 PAGEREF _Toc27462 8 HYPERLINK l _Toc6009 3.2 故障解決辦法 PAGEREF _Toc6009 9 HY

4、PERLINK l _Toc27116 3.2.1 處理步驟 PAGEREF _Toc27116 9 HYPERLINK l _Toc8920 3.2.2 確定故障處理 PAGEREF _Toc8920 10 HYPERLINK l _Toc1786 結語 PAGEREF _Toc1786 11 HYPERLINK l _Toc3800 參考文獻 PAGEREF _Toc3800 12 HYPERLINK l _Toc30620 致 PAGEREF _Toc30620 13第一章 緒論1.1概述稱套配電裝置又叫成套配電柜，也是以開關為主的成套電器，故也俗稱開關柜。它用于配電系統(tǒng)，作為接受與分配

5、電能之用。據電壓高低，它可分為高壓開關柜和低壓開關柜兩大類：按裝置地點的不同，又分戶外式與戶式（ 10 kv 與以下的多采用戶式）；按開關電器是否可以移動，又可分為固定式和手車式?？梢?，高壓開關柜是成套配電設備的一種，是有由制造廠成套供應的高壓配電裝置。在這種封閉或半封閉的柜中可裝設各種高壓電器、測量儀表、保護電器和控制開關等等。通常一個柜就構成一個單元回路（必要時也可用兩個柜），所以一個柜也就成為一個間隔。使用時可按設計的主回路方案，選用適合各種電路間隔的開關柜，然后使可組成整個高壓配電裝置。也具有占地少、安裝使用與維護檢修方便，適于大量生產等特點，故應用很廣泛。1.2高壓開關柜類型 高壓開

6、關柜種類較多，分類方法亦有多種：按斷路器的安裝方式可分為固定式和手車式兩大類；按柜體結構型式可分為開啟式與封閉式兩種；還可分為一般環(huán)境和特殊環(huán)境用（后者包括礦用、化工用、高海拔地區(qū)用等）。按電力行業(yè)標準DL/T404-1997的定義，高壓開關柜（high-voltage switchgear panel）是指由高壓斷路器、負荷開關、接觸器、高壓熔斷器、隔離開關、接地開關、互感器與站用電變壓器，以與控制、測量、保護、調節(jié)裝置，部連接件、輔件、外殼和支持件等組成的成套配電裝置。這種裝置的部空間以空氣或復合絕緣材料作為介質，用作接受和分配電網的三相電能。 由于國外市場需求的日益多樣化和國外代以先進技

7、術的不斷引進，20世紀80年來。國電器制造行業(yè)推出了幾十種型號的高壓開關柜產品，打破了高壓開關柜過去幾十年一直以少油斷路器為主開關的GG-1和有限的幾種手車式開關柜的落后局面。新推出的高壓開關柜所配的主開關元件有真空斷路器、SF斷路器、負荷開關、接觸器和熔斷器。高壓開關柜按柜主元件的安裝方式分為固定式和移開式，簡稱固定柜和手車柜。移開式高壓開關柜又根據手車的位置分落地式和中置式兩種。按安全等級分為鎧裝式、間隔式和箱式。按柜主絕緣介質分為空氣絕緣柜和氣體絕緣柜（充氣柜）。按柜主元件的種類分為以下幾類：（1）通用型高壓開關柜：以空氣為主絕緣介質,主開關元件為斷路器的成套金屬封閉開關設備,既斷路器柜

8、。（2） FC回路開關柜：主開關元件采用高壓限流熔斷器（fuse）高壓接觸器(contactor)組合電器。（3）環(huán)網柜：主開關元件采用負荷開關或負荷開關熔斷器組合電器，它們常用于環(huán)網供電系統(tǒng)，故通常稱為環(huán)網柜。1.3高壓開關柜主要技術參數 高壓開關柜的主要技術參數有以下幾項：（1）額定電壓：（2）額定絕緣水平：用1min工頻耐受電壓（有效值）和雷電沖擊耐受電壓（峰值）表示；（3）額定頻率；（4）額定電流：指柜母線的最大工作電流；（5） 額定短路是耐受電流：指柜母線與主回路的熱穩(wěn)定度，應同時指出“額定短路持續(xù)時間”，通常為4s；（6）額定峰值耐受電流：指柜母線與回路是動穩(wěn)定度；紡護等級。 （7

9、）紡護等級。 表1.1為高壓開關柜的主要技術參數表1.1 高壓開關柜的主要技術參數序號項 目單位技術參數1額定電壓KV3，6，1021min工頻耐受電壓KV對地，相間：42；斷口：48 3額定雷擊耐受電壓KV對地，相間：75；斷口：854額定頻率Hz505額定電流A630，1250，1600，2000，2500，31506額定短路開斷電流（有效值）KA20，25，31.5，40，507額定短路關合電流（峰值）KA50，63，80，100，1258額定動穩(wěn)定電流（峰值）KA50，63，80，100，1259額定熱穩(wěn)定電流4S（有效值）KA20，25，31.5，40，5010防護等級外殼IP4X，

10、斷路器室門打開為IP2X1.4 高壓開關柜的技術發(fā)展從20世紀60年代末期起，我國高壓開關行業(yè)開始自行設計高壓開關柜。自80年代以來，隨著引進消化國外產品，技術水平迅速提高，品種也迅速增加到幾十種，有間隔式，鎧裝式、箱式等開關柜：有可移動式，也有固定式柜：在移開式產品中，不僅有落地式，也開發(fā)了中置式和雙層柜。同時還開發(fā)出在特殊場所，如鐵路、礦山使用的開關柜。目前我國高壓開關柜的技術水平可歸納為：（1）產品容量增大。最大容量為：12kV柜：額定電流4000A，額定短路開斷電流63kV。40.5kV柜：額定電流2500A，額定短路開斷電流31.5kV。（2）. 產品品種齊全，能滿足嚴酷條件、高寒、

11、地震地區(qū)和礦山、鐵道部門使用。（3）. 可靠性提高，符合標準的金屬封閉式開關柜逐步替代了老產品。（4）. 應用新工藝裝備的技術1）數控鈑金加工技術。已有數百家企業(yè)擁有數控加工設備“三大條件”，在此基礎上的柔性加工系統(tǒng)，提高了殼體尺寸精度和生產效率。 2）較先進的涂裝工藝設備。噴漆生產和噴粉工藝線使產品防護能力和外觀都有較大的提高。3）專用的母線加工設備。1.5本論文的主要工作本文首先介紹的是選題背景，介紹了所研究高壓開關的工作原理、電氣特性、主要技術參數與高壓開關柜的技術發(fā)展；結合工作實際分析其常見故障；再通過實際故障分析結果給出相應的解決方案。第二章常見故障分析2.1 運行狀況概述根據國際大

12、電網會議對22個國家19781991年投運的千伏電壓等級與以上的壓氣式SF6斷路器進行的可靠性調查數據顯示，在70708臺高壓斷路器3769次操作事故中，操動機構故障占全部故障的64.8%。其中操動機構的機械故障為43.8%，二次部分占全部故障的21%。在我國，操動機構故障占全部故障的66.4%，其中操動機構的機械故障占全部故障的55%，二次部分占全部故障的11.4%。中國電力科學院對 1989年1997年22OkV與以上的斷路器運行情況進行調查，故障統(tǒng)計情況為:拒動(拒合6.48%、拒分22.67%)、誤動7.02%(偷跳(一相偷跳)、開斷與關合9.07%、絕緣35.47%、載流7.95%、

13、外力與其他11.43%。由此可見，動作失靈的故障所占的比例很高。2.2 高壓斷路器常見故障與分析操動失靈表現為斷路器手動或誤動，由于高壓斷路器最基本、最重要的功能是正確動作并迅速切除電網故障，若斷路器發(fā)生拖動或誤動，將對電網構成嚴重威脅，主要是擴大事故影響圍可能使本來只有一個回路故障擴大為系統(tǒng)事故或大面積停電事故。導致失靈的主要原因有：操動機構缺陷；斷路器本體機械缺陷；操作電源缺陷等問題。操動機構缺陷包括電磁機構、彈簧機構和液壓機構，現場統(tǒng)計表明，操動機構缺陷是操動失靈的主要原因，大約70%左右。對電磁與彈簧機構，其機構故障的主要原因是卡澀不靈活。此處卡澀既可能是因為原裝配調整不靈活，也可能是

14、因為維護不良導致；造成機構機構故障的另一個原因是鎖扣調整不當，運行中斷路器自跳多半是此類原因。各連接部位松動、變位，多半是由于螺釘末擰緊、銷釘末上好或原防松結構有缺陷。值得注意的是松動、變位故障遠多于零部件損壞，由此可見，防止松動的意義并不亞于防止零部件損壞。對液壓機構其機械故障主要是密封不良造成的因此保證高油壓部位密封可靠是特別重要的。對機構的電氣缺陷所造成的事故主要是由輔助開關、微動開關缺陷造成的，輔助開關的故障多數為不切換，由此往往造成操作線圈燒壞。除此故障還有是由于切換后接觸不良造成拒動。微動開關主要是指液壓機構等上的聯銷、保護開關。有SW6型斷路器的事故統(tǒng)計資料表明，其微動開關故障約

15、占其機構電氣故障的50%左右。除輔助開關、微動開關缺陷外，機構電氣缺陷中比例最大的為二次回路故障。斷路器本體的電器缺陷造成斷路器本體操動失靈的缺陷皆為機械缺陷，其中包括瓷瓶損壞、連接部位松動，零部件和異物卡澀等。為避免運行中滅弧室的油漏進三角箱，一般都把導電桿動密封調得很緊，當夏季氣溫上升時，動密封往往會把導電桿抱住，當斷路器接到分閘命令時，導電桿運動要克服此抱緊力，往往晚幾十至幾百毫米才能完成分閘動作。對這種“晚動”現象，在事故后僅檢查斷路器不易查出，只有看故障錄波圖才能發(fā)現。為了避免此類事故發(fā)生在SW7-220型少油斷路器檢修工藝中已對導電桿的撥出力的允許圍作了規(guī)定，只要認真執(zhí)行檢修工藝，

16、運行中便不會發(fā)生 “晚動”事故。斷路器的操作電源缺陷也是造成操動失靈的原因之一。在操作電源缺陷中，操作電壓不足是最常見的缺陷，其原因多半是由于電站采用交流電源經硅整流后作操作電源，在系統(tǒng)發(fā)生故障時電源電壓大幅度降低，或雖有蓄電池組，但操作電源至斷路器連接線壓降太大，使實際操作電壓低于規(guī)定的下限，例如某變電站所因一條配電線路發(fā)生故障，斷路器在重合閘時爆炸；另一個變電所44kV線路相位接錯，合閘并網時斷路器爆炸。這些都是由于硅整流電源由本變電所供給當線路故障時，母線電壓降低所致。建議采用蓄電池和儲能式操動機構，對已有變電所操作電源改造和完善并加強管理。第三章故障處理3.1 檢測與診斷造成斷路器合閘

17、失靈的原因是多方面的。諸如合閘時操作方法不當，合閘母線電壓質量達不到要求，控制回路斷線以與機械故障等等，但歸納起來不外乎有兩方面的原因：一是電氣二次回路故障，一是開關和操作機構的機構械故障。當斷路器出現拒合現象時，作為運行值班人員應能首先區(qū)分是電氣二次回路故障還是操作機構的機械故障。區(qū)分二者的主要依據是看紅、綠燈的指示，閃光變化情況以與合閘接觸器和合閘鐵芯的動作情況。(1)當控制開關扭到“合閘”位置，紅綠燈指示不發(fā)生變化，綠燈仍閃光而紅燈不亮，合閘電流表無擺動，喇叭響，此種現象已說明操作機構沒有動作，問題主要在電氣二次回路上。合閘保險熔斷或接觸不良。合閘母線電壓太低，依據高壓斷路器運行規(guī)程要求

18、，對于電磁機構操作的合閘電源，其合閘線圈通流時，端子電壓不應低于額定電壓的80%，最高不得高于額定電壓的110%，如果合閘母線電壓太高或太低，均會造成斷路器拒合。合閘操作回路元件接觸不良。例如，控制開關的接點，斷路器的輔助開關觸點，防跳繼電器的觸頭接觸不良，都會使合閘操作回路不通，從而使直流合閘接觸器線圈不能帶電吸合，啟動合閘操作回路發(fā)生拒合現象。如果操作回路中接線端子松動，或者合閘接觸器線圈斷線等等同樣會造成二次回路不通而發(fā)生拒合現象。(2)當控制開關扭到“合閘”位置，綠燈滅，紅燈不亮，控制開關返回到“合閘后”的位置時，紅、綠燈皆不亮，同時報出事故音響信號，此時說明開關根本沒合上，可能是在操

19、作時，操作保險熔斷或接觸不良。如果沒有報出事故音響信號，合閘電流表指示有擺動，線路上也有負荷電流，并且機械分合指針指亦在“合”位，則說明開關已在“合閘”位置，此時應檢查一下燈泡，燈座，操作保險以與斷路器的常開輔助接點是否接觸不良，如果出現上述情況，運行操作人員應將斷路器斷開消除故障后，再行合閘。(3)當控制開關扭到“合閘”位置，綠燈滅后復亮或者閃光，合閘電流表有擺動，此種原因可能有兩個方面：一是合閘電源電壓太低，導致操作機構未能把開關提升桿提起，傳動機構動作未完成；二是操作機構調整不當，如合閘鐵芯超程或緩沖間隙不夠，合閘鐵芯頂桿調整不當等等。遇到此種情況，應請專業(yè)檢修人員前往修理。 (4)當控

20、制開關扭到“合閘”位置時，綠燈滅，紅燈亮以后又滅，綠燈閃光，合閘電流表有擺動，此情況說明開關曾合上過，因機構的機械故障，維持機構未能使斷路器保持在合閘位置，諸如：合閘支架坡度較大或沒有復位；脫扣機構扣入尺寸不夠；四連板機構未過死點；合閘電源電壓過高等等。(5)如果電磁操作機構在合閘時開關出現“跳躍”此現象多屬開關常閉輔助接點打開過早；或是傳動試驗時，合閘次數過多，致合閘線圈過熱等原因而造成。3.2 故障解決辦法3.2.1 處理步驟（1）先判定是否屬于故障線路，保護后加速動作作跳閘。對于沒有保護后加速動作信號的線路斷路器，操作時，如合于故障線路（特別是線路上有工作，工作完畢送電）時，斷路器跳閘時

21、無任何保護動作信號，若認為是合閘失靈，再次操作合閘，會引起嚴重事故 。只要在操作時，能按規(guī)程要求的要領進行操作，同時注意的表針的指示情況，就能正確判斷區(qū)分。區(qū)分的依據有：合閘操作時，有無短路電流引起的表計指示沖擊擺動；有無照明燈突然變暗、電壓表指示突然下降。若有上述現象，應立即停止操作，匯報調度，查明情況。（2）判明是否屬于操作不當。應當檢查有無漏裝合閘熔斷器，控制開關是否復位過快或未恢復到位，有無漏投同期并列位置（裝有并列裝置者），檢查是否按自投裝置的有關要求操作（裝有自投裝置者）等，如果是操作不當，可立即糾正，再繼續(xù)操作。合閘操作時，如果并列裝置的投入位置不對，也會合不上閘。例如聯絡線路上

22、不帶電，如并列裝置投在“同期”位置上，而沒有改投到“手動”位置，因為線路上沒有電壓，合閘回路不能接通（同期繼電器觸點不閉合），就合不上斷路器。（3）檢查操作合閘電源電壓是否過高或者過低，檢查操作、合閘熔斷器是否熔斷或接觸不良。對于彈簧操動機構，應檢查彈簧儲能情況。如果上述問題，應調整處理正常后即可合閘送電。直流電壓過低或過高，合閘都不可靠。電壓過低，使合閘接觸器與合閘線圈因電磁力過小，而使合閘不可靠。電壓過高，對于電磁操動機構和彈簧操動機構，它們的機械動作可能因沖擊反作用力過大，使機構不能保持住而合不上。檢查合閘熔斷器是否良好時，最好用萬用表，在熔斷器兩端分別測量正、負極之間的電壓，以便于在檢

23、查時，能發(fā)現合閘電源總保險是否熔斷。（4）如果以上情況都正常，應當根據合閘操動時，紅、綠燈指示的變化情況，合閘電流表指示有無擺動，合閘接觸器和合閘鐵芯動作與否，判明故障圍。判斷故障圍，主要是區(qū)分電氣二次回路故障，還是操動機構機械故障?？s小查找圍，直至查明并排除故障。（5）如果在短時間能夠查明并自行排除故障，應當采取相應的措施，排除故障后合閘送電。（6）如果在短時間不能查明故障，或者故障不能自行處理，可以先將負荷倒至備用電源帶，或將負荷倒至旁路母線帶以后，再檢查處理故障。如無上述條件，又需要緊急送電時，在能保證斷路器跳閘可靠的前提下，允許用手動接觸器（電磁機構）進行合閘操作或用手打合閘鐵芯（彈簧機構）進行合閘操作，恢復送電以后處理故障。對于一般情況或斷路器的問題較大時，經處理完畢才能合閘送電。如果檢查出的故障不能自行處理，或未能查明原因