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成套开关柜的综合治理
发布时间：2012-12-30 15:43 来源：未知
随着电网的不断发展，变配电装置特别是成套开关柜的使用数量增长很快，尤其在城市电网中，成套开关柜因其功能齐全、占地少和建设工期短等优点而被大量采用。其中，无油化的真空和六氟化硫断路器成为首选元器件。成套开关柜的使用解决了不少用分散元件按传统方法组装无法实现的方案，而且安全可靠性大为提高，但运行中也发生了一些事故，有的还造成了极其严重的后果。究其原因，很多是选型设计和制造方面的问题，也有运行维护不当造成的。应该从设计到选型以及从运行到维护，要求对成套开关柜实施综合治理，以便充分发挥成套开关柜的优势，从而提高电力系统的安全运行水平。
1、成套开关柜在运行中发生的主要问题
1.1绝缘方面
由于脏污、潮湿甚至凝露等不良的运行环境，使原有的户内10～35 kV开关柜的绝缘事故明显增多。问题的严重性还在于发生这种绝缘事故后的切除时间相当长，因而短路电流和短路电弧波及的范围很大，抢修恢复困难，直接损失、间接损失都很大。
江苏省1992年11月两个主力电厂在正常运行中先后发生了严重的厂用电母线短路事故。由于6 kV进线主断路器被短路电弧烧坏或因低电压闭锁而拒动，使短路故障持续了很长时间，直到供给短路电流的高备变内部损坏，重瓦斯动作使220 kV、110 kV侧高压断路器跳闸才把故障切除。分析研究认为，可能是老型号SN10-10Ⅲ少油断路器的相间环氧玻璃钢支撑板爬电距离太小，大约只与相间的空气绝缘距离相等，在表面积灰脏污和可能受潮时，由于爬电发展而最终形成短路。另一种改型的SN10-10Ⅲ型少油断路器触臂的相间支撑棒加工粗糙，脱模线明显，也可能是一个绝缘簿弱环节。
近年来，35 kV开关柜在霉雨季节的放电事故也时有发生，特别是有些老型号开关柜的支持绝缘子和隔离开关瓷瓶的瓷裙既小又少，爬电比距只有1.0左右。1998年6月江苏省某变电所就发生了一次由此而导致的35 kV开关柜湿闪事故，还有一个变电所发生过手车式开关SN10-35因绝缘拉杆湿闪而造成短路的事故。
另一类事故是由元件绝缘本身质量低劣造成的。例如环氧浇铸件特别是环氧电流互感器因原材料质量和制造工艺不良，内部存有较多气泡，在运行中局部放电发展使老化加剧，最终导致放电事故。有些开关柜的环氧流变与断路器安装在同一个间隔内，一旦发生事故，本间隔断路器即使动作也不能切除故障，只有等母线的进线断路器在数秒后动作才能把故障切除。
此外，小动物引发的绝缘事故也不能忽视。某电厂曾统计过1990年前后共十余年的厂用电系统事故，约有40%是由于小动物引起的。另有一个电厂在较短时期内先后发生两次厂用电系统短路事故。第一次因短路持续时间长烧损严重而没有找到事故的确切原因，第二次很快查明事故起因是老鼠所为。成套开关柜的封闭等级至少为IP2X，电缆引出孔定要堵牢，任何部位都不能留有大于12.5 mm的孔洞。
1.2导电回路故障
导电回路故障也是成套开关柜的一种灾难性事故，其后果往往十分严重。问题的复杂性在于目前尚无有效手段监视和预报。导电回路故障大多发生在各连接处（包括固定连接和动静触头连接），有的设备虽然铭牌额定电流选得相当大，而实际工作电流不大，好象留有很大裕度，但是导电回路的接触不良和发热现象是恶性循环，如不能及时发现和制止，最终将会酿成事故。
运行实践证明，由于触头接触不良导致成套开关柜导电回路事故的次数较多。从理论上分析，成套开关柜的上下两个接插件相当于闸刀水平运动的两把隔离开关，如果设计和选型良好，制造工艺可靠，装到位，应该是可以保证安全运行的。但在实际运行中由于触头接触不良发生的事故却占很大的比例，例如某市供电局从1993年至今，10kV配电系统7次开关柜事故中因导电回路引发的就有5次（包括接插头接触不良2次，分支母线与主母线连接处搭接面设计不当1次，ZN28断路器软连接处接触不良1次，固定柜隔离刀闸桩头接触不良1次），另外雷击和湿闪各造成1次事故。影响较大的如1997年32月17日某220 kV变电所10 kV母线事故，故障开关柜系引进BBC技术生产的BA1型成套柜，正常运行中由于B、C相动静接插头接触不良发热，使触头熔化，造成弧光短路并引发火灾事故。再如1998年7月某35kV变电所的JYNl-35型开关柜发生了一次短路事故，开始时是将正常运行的手车柜停电，然后把手车退到试验位置进行检修，工作完毕后手车再次推到运行位置，但断路器合闸送电后立刻就发生了相间短路，由上级开关跳闸才切除故障。事后检查发现下部三相接插头尤其是B相烧损最严重，分析认为很可能是接插头严重松动，经操作后甚至有一相处于似接非接状态，当流过负荷电流时，接触不良继而发生打火，很快短路，与断路器在合闸状态的手车推人工作位置发生事故的性质相同。
1.3机械故障
由于开关柜的机械传动和闭锁环节较多，发生故障次数多，故障类型也多。多发的是操动机构的故障，包括电气回路各元件及其连接等各个环节，电磁机构的分、合闸，弹簧操动机构储能电机的机械、电气方面的缺陷以及储能、分闸、合闸结构方面的簿弱环节。还有断路器本体的缓冲和导向不良造成的事故。机械故障多数会导致拒动或误动，但一般来说直接损失较小，恢复处理也比较容易。
1.4元器件缺陷尤其是真空灭弧室漏气
元器件故障率最高的是中压真空断路器灭弧室的漏气缺陷。1997年有个新投运变电所的10台真空断路器预防性试验中发现有9个灭弧室漏气，制造厂及时给予更换，并承诺如再有不正常漏气将给以赔偿。1997年9月江苏省某220 kV变电所的ZN23-35真空断路器本身在开断电容器组时发生三相短路事故，而电容器组却安然无恙，这显然不是真空断路器分闸电容器组时产生过电压的问题，很可能是真空灭弧室的质量问题。
2、成套开关柜综合治理措施
2.1重视产品的选购
选用成套开关柜时不仅要注重产品是否已通过型式试验考核，还应考察厂家的质量保证体系和生产加工工艺，要重视其产品的使用业绩。产品的选购是日后能否安全运行的第一道关口，一定要严格把关，严防有先天缺陷的设备流入电网。
2.2产品的绝缘性能要符合运行的环境条件
要使产品的绝缘性能保持在良好的水平上，应综合考虑空气绝缘距离、组合间隙配置、绝缘子爬电距离和有机绝缘材料材质等问题。运行环境较差时，可根据“10 kV高压开关柜全工况绝缘验证及改进”的研究成果进行选型或改造。
IEC694 (1996)《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》和DL/T593-1996《高压开关设备的共用订货技术导则》都指出，在所指定正常条件下偶尔会产生凝露，因此可采取下列措施以维持设备的正常运行：①为使产品能耐受湿度和偶尔凝露的影响，可采用按此条件设计和试验的户内开关设备，或使用户外型开关设备；②如不采用凝露型设备，则必须考虑改善环境的措施，如采用特殊设计的建筑物或小室，进行适当的通风吸潮或加热，或采用空调、消湿措施以防止凝露。
要重视绝缘件的选用和试验验证，厂方要保证环氧浇铸件的质量和工艺，环氧流变不应与断路器布置在同一间隔，35 kV的环氧流变和压变要按规定进行局部放电检测。
2.3采取措施保证导电回路可靠运行
要保证成套开关柜的加工工艺，保证开关柜结构的稳固和加工尺寸的准确，接插触头要求对接良好，且能经受长期运行和多次反复操作的考验，试验位置和工作位置要有明确指示，投运前在现场要多次进行实际操作验证，对于额定电流较大的开关柜，在出厂前还应逐个进行温升试验。
2.4提高开关柜的机械可靠性
首先应重视设备的设计和选型，要选用手车操作轻便灵活和防误操作功能可靠的开关柜。对断路器宜优先选用机构一体化的形式，减少机构连接，提高可靠性。
2.5直流操作电源问题
在运行中由于失去直流电源而导致事故扩大的事例很多，损失比较惨重。要重视直流电源及各级熔丝的合理配置，要使二次回路的配置能避免受到一次设备发生短路时电弧的影响。
2.6进一步开展科学研究
一方面要研制性能可靠结构简单的成套开关柜，既要造好用好已经定型的开关柜，还应开发性能更可靠、操作更简便的新型开关柜。另一方面，要研究采用有效的预报监视设施和快速的�；ぷ爸�，力求及时监测到不正常情况。在万一发生事故时能尽快切除故障，把影响范围限制到最小。有些方法可以推广，华能电厂的6 kV厂用开关柜是前苏联的产品，在每个开关柜的排气通道上都设有一个行程开关，一旦某个开关柜内部发生故障，在排气的同时该行程开关动作，并指令上级开关跳闸，及时切除故障。该电厂近几年来已发生3次开关柜短路事故，均因该装置正确动作而很快被切除，抢修恢复比较容易。
也有的单位研究并采用新的继电�；し桨�，使开关柜内部故障的切除时间缩短到0.3～0.5s。同时也要注重运行环境的改善，让设备运行在合适的环境中，以小的投资改善开关室来保证开关柜的可靠运行。
总之，要从设计、制造、运行维护及继电�；さ雀鞣矫娑猿商卓毓癫扇∽酆现卫泶胧�。除了要求制造厂提供精品把好质量关外，在运行中要根据实际情况结合自己和兄弟单位的经验，采取合理而有效的措施，把事故和故障限制到最少，万一发生事故时，要努力减少波及范围，提高开关柜整体的运行水平。
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