高压开关柜典型故障的分析与解决

10kV(含6kV)-35kV 开关柜广泛应用于电力系统，负责电厂的用电，变电站及用户的供电，用量大，分布广。由于10kv-35kv 开关柜在设计、制造、安装、运行和维护中存在各种问题，事故率较高，危及人身、电网和设备安全，影响供电可靠性。

非标准典型设计方案导致高电压开关柜故障

1.某机组在更换220 kV 变电站10 kV一段母线PT过程中，工人阶级成员触碰了带电母线避雷器的上连接桩头，造成2人死亡，1人严重烧伤。

根据初步分析，事故的主要原因是工厂设备的连接故障。

根据国家电网公司规范和设备订单技术协议，10KV母线电压互感器和避雷器安装在10KV母线设备区间。上述设备的一次连接应在总线设备间隔台车之后连接(图1)。在实际接线中开关柜时，制造商仅将10KV母线电压互感器连接到母线设备间小车，并将10KV避雷器直接连接到10KV母线，导致10KV避雷器在拉开10KV母线电压互感器9511小车后仍在充电(图2)。

图1:

标准化设计方案

图2:

变电站运行人员根据工作票的要求，拉出10kvⅰ段母线设备区间9511车至检修位置，断开电压互感器二次空开，在ⅰ段母线电压互感器柜前挂"工作到此"标示牌，左右相邻柜后各挂红布帘和"停止，高压危险"标示牌，向调度汇报。变电站操作员和工作负责人到现场检查10KV I段电压互感器的功率。由于电压互感器位于9511柜后，施工人员必须拆除柜后挡板检查电源。确认电压互感器无电压后，操作人员允许施工人员工作。由于电压互感器和避雷器一起安装在10kv I段母线设备柜内(图3)，施工人员在工作过程中接触带电避雷器的上连接桩头，造成触电伤亡。

图三:

事故是由典型制造商的设计方案的错误造成的。

(2)开关设备连接(接触)头过热故障

外壳开关柜在运行期间无法打开，因此在运行期间很难测量机柜内部连接(接触)头的实际温度。如果不及时发现和处理连接(接触)头的过热缺陷，将严重威胁电力安全生产。固定开关柜 33或39个连接(触点)，负载电流通过这些连接流入和流出线路间隔；台车移动开关柜 24个连接(或更多)，负载电流通过这些连接流入和流出线路间隔

连接(接触)。这些连接器(触点)直接流过负载电流，当负载较大时，有隐患的连接器(触点)会产生严重的热量。由于热点在密封柜内，运行柜门禁止打开，值班人员无法通过正常的监控手段发现发热缺陷。一旦触点受热严重，事故将不可避免地发生，影响系统的安全运行。分析以下四个故障。

1.2007年2月3日23: 59，a 变电站 10kV电容器组III644开关跳闸，保护装置显示“过流一段动作”。现场检查发现10kV配电室有浓烟，10kV电容器组ⅲ开关柜下部有火灾。第二天检查:10kV电容器组三644 开关柜中b相电流互感器与铝排连接松动，产生热量，导致热缩材料烧坏、燃烧，a、c相也有放电痕迹。

2.2009年8月16日晚，某变电站发生10kV 开关柜故障，烧损倍数开关柜。

10kV农业专用线一号柜(开关、电流互感器、静触头及外壳、母线及连接铜排、母线外壳、保护测控装置、屏顶小母线、电能表、二次控制电缆烧损；出口电缆头轻微烧伤)；

阶段a

b阶段

c阶段

转换

电缆头和电流互感器

汇流条

10kV白色容器(母线、母线套管、静触头和套管、保护和测量装置、屏顶小母线、电能表、二次控制电缆烧损；连接铜排、开关、电流互感器和出线电缆头轻微烧伤)；

母排

保护和辅助控制电缆

10kV医院ⅰ柜(母线、母线外壳、静触头和外壳、保护测控装置、屏顶小母线、电能表、二次控制电缆烧损；连接铜排、开关、电流互感器和出线电缆头轻微烧伤)；

保护和辅助控制电缆

母排

故障原因分析:10kV农业专用线I 开关柜因隔离插头接触不良，开关长时间满负荷运行，梅花触头弹簧因触头发热而退火变形，失去弹性，导致隔离插头接触电阻变大，运行中发热熔化，烧坏触头周围绝缘，最终绝缘击穿，导致触头相间短路故障。

加强维护管理

1.开关柜维护重点检查接触情况(有无过热和变色迹象)、柜内主电路连接螺栓的紧固情况、传动部件轴销的固定情况、机构辅助开关的接触情况、手车轨道和操作机构锁定装置部件的机械变形或损坏情况等。对于频繁操作的高压开关柜如变电站电容器组，应适当缩短巡检和维护周期。

2.运行开关柜结合停电检查，开关柜底部和机柜与机柜之间的孔洞是否堵塞，小动物是否有可能进入。

3.维护测试完成后，检查应集中在测试是否有工具、物体、短电线和接地线开关柜。

4.自GGX2、XGN等。型号开关柜选择运行中容易发热的旋转隔离开关(如GN30-12隔离开关)，检查隔离开关触点(包括弹簧)是否过热或烧毁并伴有停电，重点是大电流开关柜(如主变进线柜，段开关柜)。

5.对于负荷较重且无法进行温度测量的开关柜人员，应尽快安排停电检查，并选择一个或两个变电站试装开关柜在线测温装置，如:中科麦克风无线无源在线测温系统、测温传感器等。

6.检查各相带电体与相对地之间的空气距离是否符合规范要求(10kV 开关柜时为125毫米)。

7.检查停电开关柜的机械联锁是否符合“五防”要求。检查开关柜时内部手车阀的开关是否灵活、正常。