高壓開關柜典型故障分析及解決方案

電力系統廣泛使用 10kV(含 6kV)—35kV 開關柜，擔負著發電廠用電、變電站和用戶供電的任務，且用量大，分布廣。由于 1OkV－35kV 開關柜的設計、制造、安裝和運行維護等方面均存在不同程度的問題，因而開關柜事故率比較高，危及人身、電網和設備安全，影響供電可靠性。

高壓開關柜典型設計方案不規范造成的故障

1.某單位在更換某 220kV 變電站 10kV I 段母線 PT 過程中，工作班成員觸碰到帶電的母線避雷器上部接線樁頭，造成 2 人死亡、1 人嚴重燒傷。

初步分析，事故主要原因為廠家設備一次接線錯誤。

根據國家電網公司典設和設備訂貨技術協議書，10 千伏母線電壓互感器和避雷器均裝設在 10 千伏母線設備間隔中，上述設備的一次接線應接在母線設備間隔小車之后（圖 1）。而開關柜廠家在實際接線中，僅將 10 千伏母線電壓互感器接在母線設備間隔小車之后，將 10 千伏避雷器直接連接在 10 千伏母線上，導致拉開 10 千伏母線電壓互感器 9511 小車后，10 千伏避雷器仍然帶電（圖 2）。

圖一：

規范的設計方案

圖二：

變電站運行人員按照工作票要求，拉出 10 千伏Ⅰ段母線設備間隔 9511 小車至檢修位置，斷開電壓互感器二次空開，在Ⅰ段母線電壓互感器柜懸掛"在此工作"標示牌，在左右相鄰柜門前后各掛紅布幔和"止步，高壓危險"警示牌后，向調度匯報。變電站運行人員與工作負責人一同到現場對 10 千伏Ⅰ 段電壓互感器進行驗電，由于電壓互感器位置在 9511 柜后，必須由施工人員卸下柜后檔板才能進行驗電，在驗明電壓互感器確無電壓之后，運行人員許可施工人員工作。由于電壓互感器與避雷器共同安裝在 10 千伏Ⅰ段母線設備柜內（圖 3），施工人員在工作過程中，觸碰到帶電的避雷器上部接線樁頭，造成人員觸電傷亡。

圖三：

現場示意圖

典型的廠家設計方案錯誤導致此次事故的發生。

（二）開關內設備接（觸）頭過熱性故障

封閉式開關柜在運行中不能打開，因此難以測量運行中柜內接（觸）頭的實際溫度，如不及時發現并處理接（觸）頭過熱性缺陷，嚴重威脅電力安全生產。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）頭直接流過負荷電流，當負荷較大時存在隱患的接（觸）頭就會嚴重發熱。由于發熱點在密封柜內，運行中的柜門禁止打開，值班人員無法通過正常的監視手段發現發熱缺陷。一旦觸頭發熱嚴重必然造成事故發生，影響系統安全運行。下邊四起故障分析。

1.2007 年 2 月 3 日 23 時 59 分，某變電站 10kV 電容器組 III644 開關跳閘，保護裝置顯示"過流 I 段動作"。現場檢查發現，10kV 配電室有濃煙，10kV 電容器組 III 開關柜下部有著火現象。第二天檢查情況：10kV 電容器組 III 644 開關柜內 B 相 CT 和鋁排連接處松動引起發熱導致該處燒斷和熱縮材料燃燒，A、C 相也有放電痕跡。

2. 2009 年 8 月 16 日晚，某變電站發生 10kV 開關柜故障，燒損多面開關柜。

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、二次控纜燒損；出線電纜頭輕微灼傷）；

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、出線電纜頭輕微灼傷）；

母排

保護及二次控纜

10kV 醫院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、出線電纜頭輕微灼傷）；

保護及二次控纜

母排

故障原因分析：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，運行中發熱燒熔，燒損觸頭周圍的絕緣件，最終絕緣擊穿，造成觸頭相間短路故障。

加強檢修維護管理

1. 開關柜檢修重點對觸頭接觸情況（有無過熱變色的痕跡）、柜內電氣主回路連接螺栓緊固、傳動部件軸銷的固定情況、機構輔助開關接觸、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情況等進行檢查。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視檢查和維護周期。

2. 已運行的開關柜結合停電檢查，開關柜底部以及柜與柜間孔洞是否封堵，有無小動物進入的可能。

3. 檢修試驗結束后，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。

4. 由于 GGX2、XGN 等型號開關柜選用運行中易造成發熱的旋轉隔離開關(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）。

5. 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。

6. 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范要求（10kV 開關柜的為 125mm）。

7. 結合停電檢查開關柜的機械聯鎖，是否滿足“五防”要求。檢查開關柜內手車活門打開、關閉是否 靈活正常。