【連載】10~35kV高壓柜開關(guān)柜隱患及故障解析（一）
發(fā)布時(shí)間：2020-12-02
（1）高壓開關(guān)柜內(nèi)有機(jī)緣材料多，其絕緣性能和憎水性若降低，具有不可逆轉(zhuǎn)的特點(diǎn)；即使隱患不太嚴(yán)重，也必須及時(shí)消除。
（2）與戶外設(shè)備相比，多數(shù)高壓開關(guān)柜內(nèi)的絕緣子不具備自潔能力，應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)制定運(yùn)行維護(hù)策略。
高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備具有紅外測溫不方便、操作質(zhì)量僅靠位置顯示、柜內(nèi)設(shè)備巡視不易觀察等特點(diǎn)，需要采用先進(jìn)的檢測裝置及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患。
高壓開關(guān)柜需要認(rèn)真落實(shí)防爆、防火、防潮、防不動(dòng)物措施。安裝開關(guān)柜智能除濕裝置
高壓開關(guān)柜是電網(wǎng)設(shè)備中與用戶聯(lián)系最近的設(shè)備，運(yùn)行中若發(fā)生故障，將直接造成對(duì)用戶停電，影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生。
概述
10~35kv高壓開關(guān)柜安裝在高壓室內(nèi)。一般認(rèn)為其運(yùn)行環(huán)境條件好于戶外露天布置的設(shè)備，運(yùn)行比較安全、可靠。
高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備布局緊湊。為了保證帶電體相間、對(duì)地絕緣距離，柜內(nèi)母線排采用熱縮包裹導(dǎo)體結(jié)構(gòu)（絕緣護(hù)套），各部件相間有絕緣隔板，柜間連接母線排穿過穿板套管。上述絕緣部件都是有機(jī)絕緣材料，運(yùn)行中，有機(jī)絕緣材料受電化腐蝕、熱、潮氣等因素影響，其絕緣性能會(huì)發(fā)生不可逆的變化。
高壓開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞故障，引起絕緣材料燒損，產(chǎn)生有毒煙氣，危及工作人員的人身安全，導(dǎo)致發(fā)生間接地和相間短路故障且可能引起火災(zāi)。為了防止發(fā)生火災(zāi)，高壓開關(guān)柜內(nèi)的絕緣件（如絕緣子、套管、隔析板和觸頭罩等）應(yīng)采用阻燃絕緣材料。為防止高壓開關(guān)柜火災(zāi)蔓延，在開關(guān)柜的柜間、母線室之間及與本柜其他功能隔室之間，應(yīng)采取有效的封堵隔離措施。
與戶外設(shè)備相比，多數(shù)開關(guān)柜內(nèi)的絕緣子不具備自潔能力，應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)制定運(yùn)行維護(hù)策略。
高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備具有進(jìn)行紅外測溫不方便、手車式開關(guān)柜操作質(zhì)量僅靠位置顯示、柜內(nèi)設(shè)備巡視不易觀察等特點(diǎn)，需要采用先進(jìn)的檢測裝置及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患。
高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障，產(chǎn)生的煙霧會(huì)進(jìn)入相鄰的母線室、二次設(shè)備室、相鄰開關(guān)柜內(nèi)，影響其設(shè)備的絕緣性能。同時(shí)，產(chǎn)生煙氣和高溫，柜內(nèi)壓國力增大，煙霧遇到明火（電弧）可能生爆炸。因此，安裝施工時(shí)，應(yīng)檢查開關(guān)柜泄壓通道或壓力釋放裝置，確保與設(shè)計(jì)圖紙一致。檢查處理開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備故障時(shí)，應(yīng)考慮故障對(duì)相鄰的母線室、二次設(shè)備室、相鄰開關(guān)柜有無影響。
運(yùn)行中，高壓開關(guān)柜出現(xiàn)的隱患和幫障，主要分為放電、主導(dǎo)流部位發(fā)熱、絕緣隱患和故障。上述隱患可能惡化，導(dǎo)致對(duì)地、相間絕緣破壞，發(fā)生接地、短路故障，甚至燒毀開關(guān)柜。高壓開關(guān)柜燒損嚴(yán)重，將危及相鄰開關(guān)柜的安全。
高壓開關(guān)柜內(nèi)部放電隱患
高壓開關(guān)柜運(yùn)行中出現(xiàn)放電，主要原因如下：
(1)元器件的加工工藝不規(guī)范
(2)元器件的裝配工工藝不規(guī)范
(3)現(xiàn)場安裝工藝、質(zhì)量問題
(4)設(shè)備及絕緣件設(shè)調(diào)不合旦、
(5)運(yùn)行中，設(shè)備外絕緣污穢并有潮氣。
(6)運(yùn)行年久，絕緣老化。
高壓開關(guān)柜內(nèi)元器件的加工工藝不規(guī)范、裝配工藝不規(guī)范以及現(xiàn)場安裝工藝、質(zhì)量問題，均會(huì)使帶電運(yùn)行中形成不均勻電場，產(chǎn)生懸浮電位而發(fā)生放電。運(yùn)行中，設(shè)備外絕緣污穢并有潮氣，是發(fā)生放電的主要因素，由運(yùn)行維護(hù)方面原因所致。
高壓開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生放電現(xiàn)象，柜內(nèi)的有機(jī)緣材料受損且不可恢復(fù)。不嚴(yán)重的放電的累積效應(yīng)，逐步使絕緣損壞，最終導(dǎo)致發(fā)生接地、短路故障。
每年迎峰度夏（冬）前應(yīng)開展超聲波局部放電檢測、暫態(tài)地電壓檢測，及早發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)絕緣缺陷，防止由開關(guān)柜內(nèi)部局部放電演變成短路故 障。
高壓開關(guān)柜運(yùn)行中，必須防止進(jìn)入灰塵和潮氣，結(jié)合檢修試驗(yàn)工作，定期檢查和清掃。應(yīng)在高壓室配置通風(fēng)、除濕防潮設(shè)備，防止凝露導(dǎo)致絕緣事故。開關(guān)柜中所有絕緣件裝配前均應(yīng)進(jìn)行局部放電檢測，單個(gè)絕緣件局部放電量不大于3pC
高壓開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)熱隱患
高壓開關(guān)柜主導(dǎo)流部位發(fā)熱，主要原因如下：
(1)制造廠產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題。
(2)制造廠裝配工藝不規(guī)范。
(3)部件原材料選用問題。
(4)現(xiàn)場安裝工藝、質(zhì)量問題。
(5)檢修質(zhì)量問題。
(6)負(fù)荷電流過大。
(7)運(yùn)行年久，設(shè)備老化。
開關(guān)柜內(nèi)電氣連接點(diǎn)發(fā)熱，突出表現(xiàn)在電源主進(jìn)柜和母線分段柜等大電流開關(guān)柜上。由于負(fù)荷電流大，在主導(dǎo)流接觸部位產(chǎn)生熱量，使接觸部位接觸電阻增大，造成絕緣損壞，最后形成放電，短路燒毀開關(guān)柜，造成母線短咱故障。
固定式開關(guān)柜的隔防開關(guān)，要保證其接觸良好，關(guān)鍵在于保證接觸面積和接觸壓力足夠。往往由于隔離開關(guān)本身質(zhì)量、柜體裝配精度存在問題和安裝調(diào)試問題，不能有效保證接觸良好。固定式開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備機(jī)械加工精度低，隔離開關(guān)動(dòng)、靜觸頭有一定的偏位，合閘時(shí)造成單面接觸導(dǎo)致發(fā)熱。因?yàn)檫\(yùn)行中隔離開關(guān)接觸部位單面接觸，造成兩刀片之間的小連桿通過電流，進(jìn)一步使接觸壓力變小，發(fā)熱加劇，最終使連桿燒斷，觸頭放電拉弧，形成相間短路。
手車式、中置式開關(guān)柜，可能出現(xiàn)發(fā)熱隱患的部位，主要是手車動(dòng)、靜觸頭之間的接觸部位、手車靜觸頭座與母線排之間的接觸部位。手車的動(dòng)、靜觸頭，一般采用彈簧壓緊的線接觸方式，因手車動(dòng)、靜觸頭接觸行程（插入深度）不足，使觸頭接觸面積和接觸壓力不足而發(fā)熱；手車動(dòng)觸頭彈簧質(zhì)量差或退火，會(huì)使接觸電阻增大而嚴(yán)重發(fā)熱；若壓緊彈簧退火燒斷，會(huì)造成觸頭放電拉弧，形成相間短路。有些型號(hào)的開關(guān)柜手車動(dòng)觸頭過長，操作時(shí)振動(dòng)和撞擊會(huì)使觸頭偏離正常位置。手車的前后輪距小，推入時(shí)遇到阻力，造成手車上部后仰，當(dāng)手車下部已經(jīng)到位并鎖定時(shí)，上部動(dòng)、靜觸頭插入不足或動(dòng)、靜觸頭不在同一水平面，接觸電阻大導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)熱。因此，安裝調(diào)試和檢修后，必須測量接觸電阻符合規(guī)定，保障運(yùn)行中接觸良好。
開關(guān)柜制造廠出廠試驗(yàn)時(shí)，一般只做手車、斷路器本體的回路電阻檢測，不做開關(guān)柜其他部位的接觸電阻檢測；廠家也沒有做手車觸頭接觸行程的測量，建議在交接試驗(yàn)中，增加測量開關(guān)柜接觸電阻和檢查手車動(dòng)、靜觸頭接觸行程。
開關(guān)柜內(nèi)若有過熱故障，可能使有機(jī)絕緣材料嚴(yán)重?zé)龘p，從而導(dǎo)致對(duì)地、相間產(chǎn)生電弧放電。倒閘操作時(shí)，手車開關(guān)每次推入柜內(nèi)運(yùn)行位置，應(yīng)保證手車合閘到位，動(dòng)、靜觸頭接觸良好。開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備檢修試驗(yàn)時(shí)，必須保證主導(dǎo)流接觸部位接觸良好。
高壓電力電纜分相穿過開關(guān)柜底部鐵板、穿板套管穿過開關(guān)柜之間的鐵板時(shí)，若鐵板形成閉合磁路，設(shè)備通過大電流時(shí)，因漏磁產(chǎn)生渦流發(fā)熱，使電力電纜、穿板套管受熱損壞。因此，電力電纜穿過的開關(guān)柜底板、穿板套管的固定板應(yīng)使用非導(dǎo)磁材料（如不繡鋼材料）；若使用鐵板，必須使其不能形成閉合磁路。
加強(qiáng)開展開關(guān)柜溫度檢測，對(duì)溫度異常的開關(guān)柜強(qiáng)化監(jiān)測、分析和處理，防止導(dǎo)電回路過熱引發(fā)的柜內(nèi)短路故障。高壓開關(guān)柜運(yùn)行中，使用紅外熱成像儀測溫，只能對(duì)柜體外部檢測，很難直接發(fā)現(xiàn)發(fā)熱點(diǎn)，需要進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)開關(guān)柜各部位檢測后，再與環(huán)境溫度對(duì)比，高出環(huán)境溫度較多，證明柜內(nèi)有發(fā)熱點(diǎn)。相同環(huán)境溫度下，負(fù)荷電流相差不大的各開關(guān)柜表面溫度，若相差較多，則溫度高的開關(guān)柜內(nèi)部有發(fā)熱點(diǎn)。對(duì)于有發(fā)熱現(xiàn)象的開關(guān)柜，可以在加強(qiáng)安全監(jiān)護(hù)的情況下，打開柜門進(jìn)行測溫，檢查具體的發(fā)熱點(diǎn)。設(shè)備停電操作后，立即測量各部位的余溫，也是檢查具體發(fā)熱點(diǎn)的方法。
對(duì)于大電流開關(guān)柜，制造廠應(yīng)做溫升試驗(yàn)，必須滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。運(yùn)行單位應(yīng)完善運(yùn)行規(guī)程，按制造廠規(guī)定使用冷卻和散熱設(shè)施。
高壓開關(guān)柜絕緣損壞故障
高壓開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞故障，主要原國如下：
(1)制造廠產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題。
(2)柜內(nèi)有過熱故障。
(3)柜內(nèi)設(shè)備絕緣缺陷。
(4)現(xiàn)場安裝工藝、質(zhì)量問題。
(5)系統(tǒng)有過電壓（雷擊及內(nèi)部過電壓）產(chǎn)生。
(6)進(jìn)入小動(dòng)物或其他外部因素。
(7)柜內(nèi)二次接線問題。
(8)開關(guān)柜“五防”功能不健全。
(9)運(yùn)維管理不嚴(yán)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除隱患。
變電站初步設(shè)計(jì)階段，設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)明確選用符合《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》要求的開關(guān)柜。設(shè)備招投標(biāo)技術(shù)文件、與制造廠簽訂的設(shè)備技術(shù)協(xié)議、設(shè)計(jì)圖紙等，均應(yīng)標(biāo)明選用符合規(guī)定的柜內(nèi)設(shè)備和部件。
高壓開關(guān)柜運(yùn)行于中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障比較頻繁，可能產(chǎn)生間歇電弧過電壓、諧振過電壓，受過電壓等因素的影響，出現(xiàn)故障概率較大的是電壓互感器（TV）柜。為了減少TV燒損故障，應(yīng)選 用伏安特性好的、全絕緣型TV，不能使用半絕緣型TV。
為防止產(chǎn)生間歇電弧過電壓、諧振過電壓，可以采用4只TV組成防諧振接線方式。即三相TV一次中性點(diǎn)再接1只TV（零序TV）。也可以采用在三相TV一次中性點(diǎn)接消諧器的方式，防止出現(xiàn)諧振高電壓。
隨著城市配電網(wǎng)逐步擴(kuò)大，系統(tǒng)電容電流越來越大，消弧線圈的作用也越來越重要。建議在每一段10 KV母線上都安裝自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償式消弧線圈。定期測量系統(tǒng)的電容電流，保證消弧圈容量足夠，保證可靠熄平單相接地故障點(diǎn)的電弧，防止系統(tǒng)產(chǎn)生間歇過電壓和諧振過電壓。
為防止小動(dòng)物進(jìn)入，高壓室電纜溝入口應(yīng)采取有效封堵措施，開關(guān)柜一、二次電纜進(jìn)線處必須嚴(yán)密封堵。各開關(guān)柜柜門應(yīng)嚴(yán)密關(guān)閉，柜底孔洞應(yīng)用防火材料封嚴(yán)。高壓室門上應(yīng)安裝防鼠擋板，并在合適地點(diǎn)放滅鼠藥物（器具）。高壓室、電纜夾層的門窗應(yīng)保持嚴(yán)密，使用金屬紗窗；通風(fēng)機(jī)、通風(fēng)口、出水孔與固定式百葉窗內(nèi)側(cè)應(yīng)加裝金屬網(wǎng)。
設(shè)備停電檢修，對(duì)斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查，做斷路器真空度和機(jī)械特性試驗(yàn)，防止機(jī)械卡滯，保證動(dòng)作可靠。
按規(guī)定認(rèn)真進(jìn)行設(shè)備評(píng)價(jià)，掌握設(shè)備的狀態(tài)，按狀態(tài)評(píng)價(jià)制定檢修試驗(yàn)策略，實(shí)施狀態(tài)檢修，及時(shí)消除隱患 ，防止發(fā)生設(shè)備事故。