開關柜典型故障研究分析及解決方案

--.z..z.高壓開關柜典型故障分析及解決案10kV6kV)—35kV用電、變電站和用戶供電的任務，且用量大，分布廣。由于1OkV的問題，因而開關柜事故率比較高，危及人身、電網和設備平安，影響供電牢靠性。一、下面列舉幾種類型的開關柜事故〔故障〕案例：由于開關柜防爆性能缺乏或防誤性能不完善，近幾年省外發(fā)生多起人身損害大事，以以下舉四起事故：2023年2月24*220kV變電站10kV型〕由于饋線故障，開關發(fā)生拒動，運行人員在處理開關拒動過程中，當拉開開關，確認開關位置指示處于分閘位置后，操作拉開隔2人重傷1查覺察：該開關操作機構A、B相拐臂與絕緣拉桿連接處松脫，造成A、B由于906柜壓力釋放通道設計不合理，下柜前門強度缺乏，弧光短路時被電弧氣浪沖開，造成現場人員被電弧灼傷。開關柜的上述問題是人員被電弧灼傷的直接緣由。7月1*單位發(fā)生一起因變電運行人員擅自翻開10開關柜柜門，誤碰帶電部位造成的人身觸電死亡事故。設備缺陷是事故發(fā)生的又一間接緣由。由于6522A化，松動后偏移，刀閘斷開時護套卡入動觸頭與刀閘接地側的靜觸GG－1A系609697程序防誤鎖，于2023開關柜原設計不完善，不能實現線路有電強制閉鎖。2023930*220kV變電站發(fā)生一起10kV開關柜部三相短路，電弧產生高溫高壓氣浪沖開柜門，造成21人于10月1日死亡。4.20238月19日，8月19*單位在更換*220kV變電站10kVI段母線PT過程中，工作班成員觸遇到帶電的母線避雷器上部接線樁頭，造成21人重燒傷。初步分析，事故主要緣由為廠家設備一次接線錯誤。1010線應接在母線設備間隔小車之后〔見附圖1接10101010壓互感器9511小車后，102109511工作負責人一同到現場對10壓互感器位置在9511由于電壓互感器與避雷器共同安裝在10圖3造成人員觸電傷亡。圖1：附圖23：〔二〕開關設備接〔觸〕頭過熱性故障封閉式開關柜在運行中不能翻開，因此難以測量運行中柜接〔觸〕頭的實際溫度，如不準時覺察并處理接〔觸〕頭過熱性缺陷，重威逼電力平安生產。固定式開關柜每個進出線間隔共有負荷電流流過的33或39個接〔觸頭〕，小車移動式開關柜每個進出線間隔共有負荷電流流過的24個〔或更多〕接〔觸頭〕。這些接〔觸〕頭直由于發(fā)熱點在密封柜，運行中的柜門制止翻開，值班人員無法通過影響系統平安運行。下邊四起故障分析。202323235910kVIII644開關跳閘，保護裝置顯示“過流I段動作〞?，F場檢查覺察，10kV配電室有濃煙，10kV電容器組III開關柜下部有著火現象。其次天檢查狀況：10kV電容器組III644開關柜B相CT和鋁排連接處松動引起發(fā)熱導致該處燒斷和熱縮材料燃燒，A、C2023816*10kV多面開關柜。10kV農專Ⅰ線柜〔開關、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、電度表、二次控纜燒A相 B相 C相開關 電纜頭及CT 母線10kV下白貨柜〔母排、母排套管、靜觸頭及套管、保護測控裝置、屏頂小母線、電度表、二次控纜燒損；相接銅排、開關CT、母排 保護及二次控纜10kV醫(yī)院Ⅰ柜〔母排、母排套管、靜觸頭及套管、保護測控裝置、屏頂小母線、電度表、二次控纜燒損；相接銅排、開關CT、保護及二次控纜 母排故障緣由分析：10kV農專Ⅰ線開關柜由于隔離插頭接觸不良，開關長期在滿負荷運行，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，燒損觸頭圍的絕緣件，最終絕緣擊穿，造成觸頭相間短路故障。2023年8月12日*變電站*1主變低壓側631開關因發(fā)熱造-成開關柜部三相短路燒毀。初步分析是：1*主變10kV側631手車開關柜斷路器A側梅花插頭〔上側〕與靜觸頭間接觸不良發(fā)熱，最終開展成梅花插穿墻套管燒毀并產生大量的含有金屬離子、碳合物的煙氣，造成母1#變母排開關開關柜接線圖斷路器A相觸指被電弧燒損。2023年38日，*單位在處理*變電站*110kV側61A3刀閘缺陷時覺察：⑴、61A3*1主變10kV側61A1刀閘下斷口A的痕跡，C相靜觸頭夾緊彈簧有過熱的痕跡〔有三只彈簧熔在一起C相支柱絕緣子上有被熱氣薰的痕跡。⑶、10kV分段回路6001刀閘下斷口C相丟. z.--.z..z.掉一只靜觸指，靜觸頭夾緊彈簧有過熱的痕跡〔有一只彈簧熔在一起口也存在類似的問題。該變電站該段母線的開關柜型號為GG*2，61A1、61A3刀閘和10kV分6001GN30-10，4S接觸的點、面少，在通過大電流時，固定靜觸指與夾緊彈簧的螺栓和夾緊彈簧參與分流、導電，造成有些螺栓燒斷〔靜觸指丟落的緣由〕和夾緊彈簧過熱退火，也造成動、靜觸頭接觸不是很好，造成動靜觸頭局部過熱、熔焊。圖1 61A1刀閘C相觸頭的過熱狀況 圖261A1刀閘A相觸頭的過熱狀況圖3 10kV分段回路6001刀閘的過熱狀況 圖4 丟落的靜觸指和燒斷的固定靜觸指夾緊彈簧的螺栓〔三〕小動物進入開關柜引起短路故障2023914單位*變電站*1開關。檢查覺察，10kV開關室煙霧布滿，10kVI、II段母線聯絡柜600110kV60010kVI、II段母線聯絡柜下柜門被沖開，下柜門上的觀看窗與、斷路器前柜10kVIII聯絡柜底部有只毛燒光的死老鼠，隔壁柜〔備用柜〕底部電纜洞未封堵〔該開關柜原為運行間隔，配網調整間隔，該柜電纜調到其它10kVI、II段母線聯絡柜與隔壁柜間的接地銅排穿未封堵。故障緣由分析：老鼠從隔壁柜電纜進入，再經10kVI、II段母線聯絡柜與隔壁柜間的接地銅排穿爬到10kVI、II段母線聯絡柜，老鼠活動時引起短路?！菜摹抽_關柜組件絕緣爬距或絕緣距離缺乏引起開關柜故障早期投運的開關柜支持瓷瓶及電流互感器等的外絕緣爬距較小，當運行中絕緣外表消滅凝露或有污穢時，系統中消滅不高的過電壓或運行電壓下發(fā)生絕緣件沿面閃絡。還存在對地和相間距離不夠，在系統單相接地諧振或雷電等過電壓狀況下，直接造成對地或相間擊穿?！笆‰娏?*戶溝通金屬封閉高壓開關柜訂貨技術規(guī)“〔閩電生產〔2023480號高壓開關柜中各組件及其支持絕緣件的外絕緣爬電比距〔即高壓電器組件外絕緣的爬電距離與額定電壓之比〕相應值的應用圍應不小于18mm/kV。單純以空氣作為絕緣介質的開關柜，柜各相導體的相間與對地距離、手車開關隔離觸頭與靜觸頭絕緣護罩的凈空氣距離、相間隔板與絕緣隔板的凈空氣距離： 12kV為125mm，40.5kV為300mm。404-1997〕規(guī)定：在金屬封閉式高壓開關柜中，凡承受非金屬制成的隔板來加強相間或相小于30mm的空氣間隙；40.5kV，保持不小于60mm的空氣間隙，且為阻燃材料制成。2023年9月6日，*變電站*1主變差動速斷動作跳閘。從現場檢查分析認為：*133AA、B線〔從固定鋁排引至過壓保護器的連接銅線〕過長，跳線彎曲弧度較大，A、B距離〔最小處〕僅5cm左右。A、B相跳線之間的絕緣僅通過絕緣隔板隔離，長時間運行中造成A、B相跳線對絕緣隔板放電，絕緣檔板被碳化后，絕緣破壞并擊穿，引起A、B相短路。A相 B相〔五〕開關柜組件質量〔如過電壓保護器、傳感器等〕劣引起開關柜故障1.930831分，*變電站10kVI633開關因過流10kVI633器AB路器前門〕稍微變形，柜其他設備未損傷。2.2023年11月10*110kV變電站因10kV開關短路引發(fā)10kV母線故障，造成該變電站全停及10kV局部設備重損壞。現場檢查狀況：最重的母聯刀閘柜的帶電顯示器傳感器〔高高壓電器**產品〕燒損狀況：覺察A、B相已燒成灰，C相略好；結合刀閘觸頭燒損狀況：C相觸頭根本完好、A相略有燒損、B相最為重。推想故障是從B為了進一步驗證造本錢次事故的緣由，對開關柜未損壞的帶電顯示器傳感器，抽兩只傳感器進展解剖，覺察部芯棒填充劑軟化，存在絕緣薄弱點。由于10kV系統消滅失地引起過電壓，使傳感器部局部放電，逐步開展為貫穿性擊穿，造成相間短路。此外，開關柜故障的緣由還有檢修預試時在開關柜遺留工具或多面開關柜被電弧燒毀，“慘〞不忍睹。造成事故擴大的緣由主要有三點：首先，由于開關柜母線室是連通的，當一個間隔故障時，電弧侵害鄰柜造成“火燒連營〞;其次，繼電保護整定協作不盡合理，保護動作時間過長或保護有缺陷不動作靠上一級保護動作隔離故時引起保護損壞或直流電源故障，造成保護失靈，短路長時間不消逝，整個高壓室?guī)缀跞康拈_關柜均燒毀，最終連主變lOkV低壓架空母線都被弧光燒斷，直至越級跳閘，往往連主變也被長時間短路所損壞。二、防措施：〔一〕加快老舊開關柜〔如GG1A、GG*2、*GN型等〕改造或完善化大修。各單位要按“關于印發(fā)2023-2023年縣供電企業(yè)電氣設備技改、大修指導性意見的通知“〔生變〔2023〕145號〕加大老舊開關柜技改力度，運行時間短、達不到技改的條件的開關柜要按省公司完善化案開展完善化大修。開關柜絕緣牢靠性低的酚醛環(huán)氧類絕緣子和爬距缺乏的絕緣子安排更換為符合要求的瓷絕緣子。母線加阻燃熱縮絕緣套，絕緣套本身應耐受20U,的溝通耐壓，目的是防止小動物爬人柜造成短路,也可防止因煙氣、游離氣體進人時空氣間隙絕緣降低造成的弧光短路?！捕匙龊瞄_關柜訂貨、出廠前驗收、安裝與驗收治理工作依據國際、電力行業(yè)標準和“預防溝通高壓開關事故措施“〔電網公司生〔2023〕641號〕、“預防12kV-40.5kV溝通高壓開關柜事高壓開關柜訂貨技術規(guī)“〔閩電生產〔2023〕480號〕等文件，做好開關柜招標文件、訂貨技術協議的審查工作，開關柜出廠前赴廠驗收，開關柜安裝調試過程安排專業(yè)人員開展技術監(jiān)視工作，組織做好開關柜投產前的驗收工作。把好10kV開關柜的選型及選購關。選型要留意開關設備有關參數是否滿足現場運行條件。對開關柜所配的元件應格把關，盡量選用運行狀況良好的產品；并要求驗收時，開關設備配置要有各元件試驗報告，特別是帶電顯示器的傳感器的局放試驗報告，杜絕不良設備入網。〔三〕加強巡察運行治理作業(yè)文本(含標準巡察卡)或PDA作時著裝應規(guī)，并留意站位。開關柜操作前應確認柜斷路器和隔離開關的實際狀態(tài)，進展倒閘操作時，應格監(jiān)視設備的動作狀況，如覺察機構卡澀、動觸頭不能插入靜觸頭、合閘不到位等，應停頓操作，待缺陷按規(guī)定程序消退后再行操作。對防誤、防爆等功能不符合規(guī)要求的開關柜，應逐一列出清單，做好危急點分析和預控措施，納入紅線設備治理，并依據紅線設備要求在開關柜面板上貼標識，有方案地安排改造。巡察中應留意開關柜的門和面板是否鎖緊，對螺栓喪失、損壞的，應準時上報缺陷處理。格依據“省電力**高壓帶電顯示裝置治理規(guī)定“的要求，做好開關柜帶電顯示裝置的巡察和維護工作，確保帶電顯示裝置工作正常。可檢查柜體溫度是否特別。誤造成事故擴大。在開關柜配電室配置通風、防潮設備和濕度計，并在梅雨、多雨季節(jié)或運行需要時啟動。〔四〕加強檢修維護治理開關柜檢修重點對觸頭接觸狀況〔有無過熱變色的痕跡〕、柜電氣主回路連接螺栓緊固、傳動部件軸銷的固定狀況、機構關心開關接觸、操作機構手車軌道及閉鎖裝置部件是否有機械變形或損壞等狀況等進展檢查。對于變電站電容器組等操作頻繁的高壓開關柜要適當縮短巡察檢查和維護期。是否封堵，有無小動物進入的可能。檢修試驗完畢后，應重點檢查開關柜有無遺留工具、物件以及試驗用的短接線、接地線。由于GG*2、*GN等型號開關柜選用運行中易造成發(fā)熱的旋轉隔離開關(如GN30-12型隔離開關)，應結合停電檢查隔離開關觸頭〔含彈簧〕有無過熱或燒損，重點為大電流開關柜〔如主變進線柜、分段開關柜等〕。對重負荷且無法開展測溫的開關柜盡快安排停電檢查，可選一、二座變電站嘗試安裝開關柜在線測溫裝置如：中科微聲無線無源在線測溫系統，測溫傳感器。結合停電檢查開關柜各相帶電體之間、相對地之間空氣距離是否符合規(guī)要求〔如35kV開關柜的為300mm，10kV開關柜的為125mm〕。結合停電檢查開關柜的機械聯鎖，是否滿足“五防〞要求。檢查開關柜手車活門翻開、