10~35kV高压柜开关柜隐患及故障解析

Publication time:2022-01-05 writer:Admin views(568)

10~35kv高压开关柜,是变电站的重要设备,在装数量最多。与110kV及以上户外设备相比,高压开关柜安装在室内,有它自身的优势。在运行中,高压开关柜需要注意的问题有:

 (1)高压开关柜内有机缘材料多,其绝缘性能和憎水性若降低,具有不可逆转的特点;即使隐患不太严重,也必须及时消除。

 (2)与户外设备相比,多数高压开关柜内的绝缘子不具备自洁能力,应根据其特点制定运行维护策略。

  高压开关柜内设备具有红外测温不方便、操作质量仅靠位置显示、柜内设备巡视不易观察等特点,需要采用先进的检测装置及时发现隐患。

  高压开关柜需要认真落实防爆、防火、防潮、防不动物措施。

  高压开关柜是电网设备中与用户联系最近的设备,运行中若发生故障,将直接造成对用户停电,影响经济发展和民生。

概述

  10~35kv高压开关柜安装在高压室内。一般认为其运行环境条件好于户外露天布置的设备,运行比较安全、可靠。

  高压开关柜内设备布局紧凑。为了保证带电体相间、对地绝缘距离,柜内母线排采用热缩包裹导体结构(绝缘护套),各部件相间有绝缘隔板,柜间连接母线排穿过穿板套管。上述绝缘部件都是有机绝缘材料,运行中,有机绝缘材料受电化腐蚀、热、潮气等因素影响,其绝缘性能会发生不可逆的变化。

  高压开关柜发生绝缘损坏故障,引起绝缘材料烧损,产生有毒烟气,危及工作人员的人身安全,导致发生间接地和相间短路故障且可能引起火灾。为了防止发生火灾,高压开关柜内的绝缘件(如绝缘子、套管、隔析板和触头罩等)应采用阻燃绝缘材料。为防止高压开关柜火灾蔓延,在开关柜的柜间、母线室之间及与本柜其他功能隔室之间,应采取有效的封堵隔离措施。

  与户外设备相比,多数开关柜内的绝缘子不具备自洁能力,应根据其特点制定运行维护策略。

  高压开关柜内设备具有进行红外测温不方便、手车式开关柜操作质量仅靠位置显示、柜内设备巡视不易观察等特点,需要采用先进的检测装置及时发现隐患。

  高压开关柜内设备发生故障,产生的烟雾会进入相邻的母线室、二次设备室、相邻开关柜内,影响其设备的绝缘性能。同时,产生烟气和高温,柜内压国力增大,烟雾遇到明火(电弧)可能生爆炸。因此,安装施工时,应检查开关柜泄压通道或压力释放装置,确保与设计图纸一致。检查处理开关柜内设备故障时,应考虑故障对相邻的母线室、二次设备室、相邻开关柜有无影响。

  运行中,高压开关柜出现的隐患和帮障,主要分为放电、主导流部位发热、绝缘隐患和故障。上述隐患可能恶化,导致对地、相间绝缘破坏,发生接地、短路故障,甚至烧毁开关柜。高压开关柜烧损严重,将危及相邻开关柜的安全。
  高压开关柜内部放电隐患

  高压开关柜运行中出现放电,主要原因如下:

(1)元器件的加工工艺不规范

(2)元器件的装配工工艺不规范

(3)现场安装工艺、质量问题

(4)设备及绝缘件设调不合旦、

(5)运行中,设备外绝缘污秽并有潮气。

(6)运行年久,绝缘老化。

  高压开关柜内元器件的加工工艺不规范、装配工艺不规范以及现场安装工艺、质量问题,均会使带电运行中形成不均匀电场,产生悬浮电位而发生放电。运行中,设备外绝缘污秽并有潮气,是发生放电的主要因素,由运行维护方面原因所致。

  高压开关柜内发生放电现象,柜内的有机缘材料受损且不可恢复。不严重的放电的累积效应,逐步使绝缘损坏,最终导致发生接地、短路故障。

  每年迎峰度夏(冬)前应开展超声波局部放电检测、暂态地电压检测,及早发现开关柜内绝缘缺陷,防止由开关柜内部局部放电演变成短路故障。

  高压开关柜运行中,必须防止进入灰尘和潮气,结合检修试验工作,定期检查和清扫。应在高压室配置通风、除湿防潮设备,防止凝露导致绝缘事故。开关柜中所有绝缘件装配前均应进行局部放电检测,单个绝缘件局部放电量不大于3pC

  高压开关柜内部发热隐患

  高压开关柜主导流部位发热,主要原因如下:

(1)制造厂产品设计问题。

(2)制造厂装配工艺不规范。

(3)部件原材料选用问题。

(4)现场安装工艺、质量问题。
(5)检修质量问题。

(6)负荷电流过大。

(7)运行年久,设备老化。

  开关柜内电气连接点发热,突出表现在电源主进柜和母线分段柜等大电流开关柜上。由于负荷电流大,在主导流接触部位产生热量,使接触部位接触电阻增大,造成绝缘损坏,最后形成放电,短路烧毁开关柜,造成母线短咱故障。

  固定式开关柜的隔防开关,要保证其接触良好,关键在于保证接触面积和接触压力足够。往往由于隔离开关本身质量、柜体装配精度存在问题和安装调试问题,不能有效保证接触良好。固定式开关柜内设备机械加工精度低,隔离开关动、静触头有一定的偏位,合闸时造成单面接触导致发热。因为运行中隔离开关接触部位单面接触,造成两刀片之间的小连杆通过电流,进一步使接触压力变小,发热加剧,最终使连杆烧断,触头放电拉弧,形成相间短路。

  手车式、中置式开关柜,可能出现发热隐患的部位,主要是手车动、静触头之间的接触部位、手车静触头座与母线排之间的接触部位。手车的动、静触头,一般采用弹簧压紧的线接触方式,因手车动、静触头接触行程(插入深度)不足,使触头接触面积和接触压力不足而发热;手车动触头弹簧质量差或退火,会使接触电阻增大而严重发热;若压紧弹簧退火烧断,会造成触头放电拉弧,形成相间短路。有些型号的开关柜手车动触头过长,操作时振动和撞击会使触头偏离正常位置。手车的前后轮距小,推入时遇到阻力,造成手车上部后仰,当手车下部已经到位并锁定时,上部动、静触头插入不足或动、静触头不在同一水平面,接触电阻大导致严重发热。因此,安装调试和检修后,必须测量接触电阻符合规定,保障运行中接触良好。

  开关柜制造厂出厂试验时,一般只做手车、断路器本体的回路电阻检测,不做开关柜其他部位的接触电阻检测;厂家也没有做手车触头接触行程的测量,建议在交接试验中,增加测量开关柜接触电阻和检查手车动、静触头接触行程。

  开关柜内若有过热故障,可能使有机绝缘材料严重烧损,从而导致对地、相间产生电弧放电。倒闸操作时,手车开关每次推入柜内运行位置,应保证手车合闸到位,动、静触头接触良好。开关柜内设备检修试验时,必须保证主导流接触部位接触良好。

  高压电力电缆分相穿过开关柜底部铁板、穿板套管穿过开关柜之间的铁板时,若铁板形成闭合磁路,设备通过大电流时,因漏磁产生涡流发热,使电力电缆、穿板套管受热损坏。因此,电力电缆穿过的开关柜底板、穿板套管的固定板应使用非导磁材料(如不绣钢材料);若使用铁板,必须使其不能形成闭合磁路。

  加强开展开关柜温度检测,对温度异常的开关柜强化监测、分析和处理,防止导电回路过热引发的柜内短路故障。高压开关柜运行中,使用红外热成像仪测温,只能对柜体外部检测,很难直接发现发热点,需要进行对比分析。对开关柜各部位检测后,再与环境温度对比,高出环境温度较多,证明柜内有发热点。相同环境温度下,负荷电流相差不大的各开关柜表面温度,若相差较多,则温度高的开关柜内部有发热点。对于有发热现象的开关柜,可以在加强安全监护的情况下,打开柜门进行测温,检查具体的发热点。设备停电操作后,立即测量各部位的余温,也是检查具体发热点的方法。

  对于大电流开关柜,制造厂应做温升试验,必须满足产品设计要求。运行单位应完善运行规程,按制造厂规定使用冷却和散热设施。
  高压开关柜绝缘损坏故障

  高压开关柜发生绝缘损坏故障,主要原国如下:

(1)制造厂产品设计问题。

(2)柜内有过热故障。

(3)柜内设备绝缘缺陷。

(4)现场安装工艺、质量问题。

(5)系统有过电压(雷击及内部过电压)产生。

(6)进入小动物或其他外部因素。

(7)柜内二次接线问题。

(8)开关柜“五防”功能不健全。

(9)运维管理不严,不能及时发现并消除隐患。

  变电站初步设计阶段,设备选型时,应明确选用符合《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》要求的开关柜。设备招投标技术文件、与制造厂签订的设备技术协议、设计图纸等,均应标明选用符合规定的柜内设备和部件。

  高压开关柜运行于中性点不直接接地系统。中性点不直接接地系统发生单相接地故障比较频繁,可能产生间歇电弧过电压、谐振过电压,受过电压等因素的影响,出现故障概率较大的是电压互感器(TV)柜。为了减少TV烧损故障,应选用伏安特性好的、全绝缘型TV,不能使用半绝缘型TV。

  为防止产生间歇电弧过电压、谐振过电压,可以采用4只TV组成防谐振接线方式。即三相TV一次中性点再接1只TV(零序TV)。也可以采用在三相TV一次中性点接消谐器的方式,防止出现谐振高电压。

  随着城市配电网逐步扩大,系统电容电流越来越大,消弧线圈的作用也越来越重要。建议在每一段10KV母线上都安装自动跟踪补偿式消弧线圈。定期测量系统的电容电流,保证消弧圈容量足够,保证可靠熄平单相接地故障点的电弧,防止系统产生间歇过电压和谐振过电压。

  为防止小动物进入,高压室电缆沟入口应采取有效封堵措施,开关柜一、二次电缆进线处必须严密封堵。各开关柜柜门应严密关闭,柜底孔洞应用防火材料封严。高压室门上应安装防鼠挡板,并在合适地点放灭鼠药物(器具)。高压室、电缆夹层的门窗应保持严密,使用金属纱窗;通风机、通风口、出水孔与固定式百叶窗内侧应加装金属网。

  设备停电检修,对断路器操动机构进行检查,做断路器真空度和机械特性试验,防止机械卡滞,保证动作可靠。

  按规定认真进行设备评价,掌握设备的状态,按状态评价制定检修试验策略,实施状态检修,及时消除隐患,防止发生设备事故。

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