杜繼榮

（國(guó)家新聞出版廣電總局501臺(tái)）

一起10kV高壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)熱故障分析及防范措施

杜繼榮

（國(guó)家新聞出版廣電總局501臺(tái)）

介紹了某投產(chǎn)運(yùn)行的35kV變電站一起10kV高壓柜發(fā)熱故障，通過(guò)對(duì)故障點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢查分析，查找出故障原因是由于設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷，以及后期在安裝、運(yùn)維等方面存在的疏漏導(dǎo)致電纜室母排發(fā)熱。針對(duì)此類(lèi)故障提出了防范措施，最后指出只有標(biāo)本兼治才能確保供電安全。

母排；設(shè)計(jì)缺陷；發(fā)熱；分析；應(yīng)對(duì)措施

0 引言

我單位35kV變電站2014年投產(chǎn)運(yùn)行，采用的是正泰35kV/10kV高低壓成套設(shè)備，10kV供電方式為單母線(xiàn)分段運(yùn)行，如圖1所示， 10kV一段、二段互為暗備用，當(dāng)其中一段失電時(shí)母聯(lián)柜迅速投入運(yùn)行，10kV高壓柜為KYN28A-12（Z）金屬鎧裝中置式高壓柜。全站設(shè)備運(yùn)行一年后于2015年5月底進(jìn)行了首次預(yù)防性試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)異常。

1 故障情況

圖1 10kV運(yùn)行原理圖

2015年6月5日19時(shí)40分，值班人員對(duì)10kV配電室例行巡視，聞到10kV室內(nèi)有焦糊味，隨即通知專(zhuān)業(yè)人員到站處理。經(jīng)四處查找，對(duì)各10kV高壓柜前后面板進(jìn)行摸溫對(duì)比，發(fā)現(xiàn)10kV一段進(jìn)線(xiàn)柜下柜板有溫?zé)岈F(xiàn)象，初步判定為該高壓柜電纜室內(nèi)部發(fā)生了過(guò)熱故障。因我站10kV一段當(dāng)時(shí)處于負(fù)荷高峰期（220A），且所帶負(fù)荷均為重要負(fù)荷，在仔細(xì)觀(guān)察10kV一段PT柜電壓表和10kV一段電流表無(wú)明顯變化和不平衡現(xiàn)象后，對(duì)兩臺(tái)主變進(jìn)行了并聯(lián)操作。合上10kV母聯(lián)柜，斷開(kāi)10kV一段進(jìn)線(xiàn)001柜，并搖出手車(chē)，斷開(kāi)1#主變高壓側(cè)電源柜，1#主變退出運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修。安全措施做好后，打開(kāi)001柜體電纜室（如圖2所示）柜門(mén)檢查，發(fā)現(xiàn)A相觸頭母排與CT連接螺絲燒灼發(fā)紅， A相CT的表面和斷路器觸頭發(fā)燙溫度接近150℃，急劇的發(fā)熱連電纜室柜體蓋板都顯現(xiàn)出了溫度變化。該故障幸虧發(fā)現(xiàn)及時(shí)，處理果斷，否則將造成CT過(guò)熱燒毀，繼而引起相間短路爆炸，波及周邊柜體導(dǎo)致全站失電的重大事故。

圖2 電纜室

2 故障分析

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)001柜內(nèi)斷路器A相觸頭與CT連接的母排設(shè)計(jì)尺寸過(guò)短，距CT連接還相差7mm，寬厚的母排與CT連接靠?jī)深w不銹鋼螺絲通過(guò)人力強(qiáng)行拉攏，但最終還是留下2mm的縫隙，如圖3所示，此縫隙必須整個(gè)人體鉆進(jìn)狹小的柜體內(nèi)面朝上才能觀(guān)察到。安裝人員從正面緊固螺絲，按照螺絲吃上力，彈簧墊已壓平到位的經(jīng)驗(yàn)，判斷接觸良好，并對(duì)螺絲做了定位標(biāo)志。這樣不銹鋼螺絲的主要作用由壓緊母排與CT接觸，變?yōu)榭科鋪?lái)進(jìn)行導(dǎo)電。此缺陷從出廠(chǎng)就一直存在，由于后期在驗(yàn)收中同樣犯了經(jīng)驗(yàn)主義，未能有效檢查到母排與CT是否做到了可靠的面接觸，為事故發(fā)生埋下禍端。

圖3 未與CT進(jìn)行面接觸的母排

5月份我站進(jìn)行了預(yù)防性試驗(yàn)，由于不能全停設(shè)備，每天只能分時(shí)段來(lái)回倒換運(yùn)行方式進(jìn)行停電檢修。兩臺(tái)進(jìn)線(xiàn)柜和聯(lián)絡(luò)柜的分合閘動(dòng)作更是頻繁，各柜每天動(dòng)作至少4次以上，伴隨者整個(gè)試驗(yàn)工作持續(xù)了一周左右，也就是說(shuō)在這一周中高壓柜進(jìn)行了30多次分合閘振動(dòng)。由于柜體內(nèi)一次設(shè)備均為為硬連接，中間無(wú)軟銅帶緩沖過(guò)渡，持續(xù)頻繁的震動(dòng)導(dǎo)致連接螺絲松動(dòng)，且首先在001柜中表現(xiàn)出來(lái)。螺絲松動(dòng)后，接觸電阻增大，出現(xiàn)發(fā)熱跡象，彈簧墊因?yàn)槭軣嵬嘶鹬鸩绞椥?，喪失?duì)母排的壓力，導(dǎo)致螺絲與母排有效接觸面減小，接觸電阻進(jìn)一步增大。

我站在預(yù)防性試驗(yàn)前10kV一段輸出負(fù)荷不大，靠?jī)深w不銹鋼螺絲傳導(dǎo)電流，在螺絲不松動(dòng)的情況下，基本能夠滿(mǎn)足載流量要求，高壓柜未出現(xiàn)異常。預(yù)防性試驗(yàn)后，生產(chǎn)任務(wù)加劇，每天19點(diǎn)后為負(fù)荷高峰期，負(fù)荷電流達(dá)220A左右，僅靠?jī)深w松動(dòng)的不銹鋼螺絲來(lái)傳導(dǎo)電流，顯然達(dá)不到載流量要求，必然導(dǎo)致螺絲發(fā)熱加劇。如圖3所示。由圖可看出只有達(dá)到1500℃的高溫，不銹鋼螺絲才會(huì)燒到如此程度。

圖4 燒灼嚴(yán)重的不銹鋼螺絲

3 防范措施

這起事故作為反事故預(yù)想的典型案例，最終導(dǎo)致的后果不免使人后怕，分析故障，既有設(shè)備本身設(shè)計(jì)缺陷造成的客觀(guān)因素，也有后期運(yùn)行維護(hù)不到位的主觀(guān)原因。從預(yù)防事故的角度，進(jìn)行了如下改進(jìn)。

對(duì)所有高壓柜的一次接線(xiàn)進(jìn)行檢查。重點(diǎn)是一些比較隱蔽的部位，如穿墻套管，觸頭盒等。緊固母排連接螺絲，CT一、二次端子，電纜接頭等。發(fā)現(xiàn)并處理了類(lèi)似隱患的柜子5臺(tái)，對(duì)于達(dá)不到和CT可靠面接觸的母排，在中間加裝了銅板，變螺絲導(dǎo)電為純面接觸導(dǎo)電。

認(rèn)真統(tǒng)計(jì)每臺(tái)高壓開(kāi)關(guān)柜的操作次數(shù)。以操作次數(shù)來(lái)作為開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)檢修的依據(jù)，當(dāng)累計(jì)達(dá)到一定的操作次數(shù)后，及時(shí)對(duì)開(kāi)關(guān)內(nèi)部的連接件，傳動(dòng)件進(jìn)行全面檢查，并對(duì)斷路器手車(chē)進(jìn)行回路電阻測(cè)試。

嚴(yán)肅值班紀(jì)律，按時(shí)巡視抄表。在每臺(tái)高壓柜電纜室門(mén)板上開(kāi)一測(cè)溫小孔，要求值班人員每天在負(fù)荷高峰時(shí)段通過(guò)該孔對(duì)柜內(nèi)設(shè)備進(jìn)行紅外點(diǎn)溫測(cè)試，并認(rèn)真記錄，對(duì)于任何異態(tài)要高度重視。

完善應(yīng)急預(yù)案。針對(duì)此類(lèi)發(fā)熱緊急故障，制定出如何讓用戶(hù)降低負(fù)荷或倒換運(yùn)行方式，退出故障設(shè)備運(yùn)行的方案，經(jīng)常組織值班人員進(jìn)行預(yù)案演練，確保關(guān)鍵時(shí)刻能夠發(fā)揮作用。

在每臺(tái)高壓柜的觸頭、母排、CT、電纜頭等部位貼上40～70℃等級(jí)的溫度試紙，便于隔窗觀(guān)察元器件溫度變化情況。但此項(xiàng)措施僅僅作為應(yīng)急手段，并不能解決在線(xiàn)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)和智能報(bào)警的問(wèn)題，所以后期準(zhǔn)備加裝“無(wú)線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，專(zhuān)門(mén)用于高壓帶電體的運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)采用無(wú)線(xiàn)射頻傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)非接觸溫度測(cè)量，通過(guò)無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的單片微處理器控制將被測(cè)設(shè)備的溫度由溫度傳感器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收模塊傳遞至讀寫(xiě)器；最后由485通訊模塊上傳到計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控、溫升預(yù)警、故障識(shí)別。

堵住源頭，嚴(yán)防設(shè)備帶病運(yùn)行。

以上防范措施，是針對(duì)于電力用戶(hù)自身在運(yùn)維管理上所提出的具體要求，對(duì)于防范類(lèi)似事故的發(fā)生起到了積極作用。但這僅僅是治標(biāo)，從歷年來(lái)發(fā)生的電力事故看，設(shè)備質(zhì)量和安裝工藝不過(guò)關(guān)占了很大比例，運(yùn)維部門(mén)后期所做的諸多防范措施，僅僅是為了預(yù)防某一缺陷所做的事后補(bǔ)救，很難從根本上徹底解決問(wèn)題。因此從源頭上防止不合格電力產(chǎn)品流入市場(chǎng)既是電力設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家的責(zé)任，更是電力監(jiān)管職能部門(mén)義不容辭的職責(zé)。要加大對(duì)電力設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家的監(jiān)管，對(duì)于其所生產(chǎn)的產(chǎn)品要強(qiáng)制認(rèn)證。生產(chǎn)廠(chǎng)家要秉承對(duì)用戶(hù)負(fù)責(zé)，對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)的態(tài)度，嚴(yán)格產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)化流程管控，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，杜絕殘次品出現(xiàn)。電力用戶(hù)在選購(gòu)產(chǎn)品時(shí)應(yīng)當(dāng)多方調(diào)研，反復(fù)比較，把質(zhì)量放在第一位，對(duì)于產(chǎn)品的出廠(chǎng)驗(yàn)收和安裝調(diào)試要嚴(yán)格把關(guān)，把不合格產(chǎn)品堵在門(mén)外。電力設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)“在線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”的迫切需求，替用戶(hù)考慮，把溫度監(jiān)測(cè)嵌入到關(guān)鍵元?dú)饧校@樣不但可以提升自己的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，而且也防止了用戶(hù)因?yàn)楹笃诩友b“在線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”不當(dāng)，給電力運(yùn)行安全帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

高壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)熱隱患，可防可控。從源頭上消除設(shè)備質(zhì)量缺陷，在運(yùn)行管理中納入多種預(yù)防手段，標(biāo)本兼治，嚴(yán)格管理，變電站電力運(yùn)行安全就一定能夠得到保證。

2016-10-13）