10办痴开关柜常见故障、分析及对策
首页 > 企业 > 论文

10办痴开关柜常见故障、分析及对策

2019-09-09 08:19:53  ·   37次点击

 
10kV开关柜常见故障、分析及对策
龙钢操你啦日日操能源检计量中心  潘永志
    摘 要:本文主要介绍10办痴开关柜常见故障,并对其进行分析及给出对策
信息来自:输配电设备网
  关键词:开关柜 隔离开关断路器、ZS1、AMS铠装式金属封闭开关设备(以下简称ZS1、AMS) 穿墙套管 信息来源:丑迟迟辫://迟别诲别.肠苍
  1 引言 信息来自:飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  开关柜通常分为半封闭式和金属封闭式,前者如 GG-1A(F)、GSG-1A(F)等,后者如AMS、ZS1、JYN、KYN等。也可按断路器型号分为真空开关柜、少油开关柜、SF6开关柜等。如今开关柜的概念完整地说已演变成由高压断路器、负荷开关、接触器、高压熔断器、隔离开关、接地开关、互感器、所用变以及控制、测量、保护、调节装置、内部连接件、附件、外壳和支持件等组成的成套设备。由于开关柜是一种综合性的成套设备,其中的各个环节都可能引起缺陷和故障。
信息来源:丑迟迟辫://飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  2 10kV开关柜常见故障
信息来源:丑迟迟辫://飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  由于开关柜设计制造方面存在的问题造成事故:部分开关柜相间距离不够,支持瓷瓶对地爬距不够,隔板绝缘材质差等,遇有系统出现过电压时就产生单相接地,甚至造成相间短路。
信息来自:输配电设备网
  2.1 电气连接点的发热 信息来自:飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  电气连接点的发热问题,最突出表现在主变进线和母联等一些大电流开关柜上。这几年负荷剧增,使一些电气连接不良的环节出现由于发热而引起温度过高,个别的恶性循环进而造成绝缘损坏,最后放电短路将开关柜烧毁,甚至造成母线故障。发热的地方主要有叁个环节。
信息来自:飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  2.1.1 隔离开关的发热 信息来源:丑迟迟辫://飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  隔离开关一般安装在固定柜中。隔离开关要保证接触良好,关键在于要保证合理的接触面积和接触压力,但往往由于隔离开关本身质量、开关柜体的装配精度存在问题和现场的调整试验疏忽而不能有效地保证。由于有的中压厂生产的柜子如GSG-1A(F)开关柜柜体内机械加工精度不够,隔离开关动静触头有些偏位,合闸时造成单面接触。再加上其隔离开关为GN22-10/3150A,其原理是利用锁紧机构动作使滑块带动连杠运动,从而使两侧顶杠推出并利用刀片两面的磁锁板的杆杠作用将顶杠的推力放大5.5倍而压紧在刀片上以保证接触压力。但因为运行中的单面接触造成两刀片之间的小连杆通过电流,这部分在设计中考虑不周,通电流的结构就开始发热,随着发热的加剧,连杆变形而使顶杆的推力减少,进一步使接触压力减少。主触头单面接触部分由于接触压力减小也发热。不断恶性循环最终是连杆熔断,触头放电拉弧,形成相间短路。另外生产厂对柜内铝(铜)排制作粗糙,也易造成隔离开关发热。 信息来源:丑迟迟辫://飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  2.1.2 断路器的发热 信息来自:飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  对于金属封闭的铠装柜来说,断路器小车的触臂上的触头和断路器的灭弧室上下部接线座是容易引起发热的部位。对断路器小车触头来说,由于是可分接触,一般采用弹簧压紧的线接触的形式。触头的质量是非常关键的。如果触指组迭不平整不严密,触指的强度不够,则触头就不能很好地接触,往往因为其中一两个触指突出而使大部分触指和静触头接触不好而发热;发热进一步使弹簧针特性变坏。另一方面,有些型号的开关柜(如闯驰狈2础)的断路器小车触头臂过长,振动和撞击也会使触头偏离正常位置。再者,断路器手车高而前后轮距小,推入柜内时阻力又较大,会造成手车后仰,从而使手车下端已插入并锁定的同时,上端插入不够而且动静触头不再同一水平面上。真空断路器连线座的发热,无论在半封闭的柜还是金属封闭柜都是存在的,大电流断路器的连线座都做成散热片的形式以增加散热面积,但接线座与真空灭弧的压紧螺钉拧得不到位,也会增大接触电阻。
信息来源:丑迟迟辫://飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  2.1.3 其它电气连接部分的发热
信息请登陆:输配电设备网
  这方面的内容牵涉到一些装配工艺, 如铝(铜)排的截面不够大,铜铝连接的地方有没有经过处理,穿柜套管是用螺杆式的还是平板式的等。举例来说,双拼铝(铜)排的连接,在有些不能交叉连接情况时,不能简单地重叠连接,而要加一个短路环以增大接触面积。还有就是感应发热问题;在大电流开关柜内就存在这个问题。金属封闭柜内主变进线和母线都从穿柜套管穿过各金属隔板,当电流很大时涡流磁滞损耗引起的发热也将非常严重;因此大电流的隔板最好采用不锈钢材料,或在钢板上割缝以断开磁路。 信息来自:飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  要及时地发现开关柜内的发热缺陷,用大电流法测直流电阻是比较有效的,可以结合预防试验检修进行,平时在运行中可采用红外测温仪进行测温比较。
信息来自:飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  2.2 短路容量的配置
信息来自:飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  1993年能源部和建设部颁发的“城市电力网规划设计导则”规定10kV电压等级的母线短路容量一般为16kA。在电网建设改造的过程中有些变电所的10kV母线短路容量已接近甚至超过16kA。一般来说开关柜内断路器的短路开断电流为25 25kA或31.5kA,足够承受短路电流。但开关柜内其它设备如穿墙套管在承受短路电流问题上相对比较突出。主要是套管质量不好,承受不了短路时的电动力。可见穿墙套管的质量严重影响开关柜的短路承受能力。因此,在开关柜选型定货时,对隔离开关、穿墙套管、电流互感器等设备的动稳定电流、热稳定电流都要提出具体要求。另一方面,若开关柜本身存在电气连接薄弱的环节,当短路电流流过时,这些地方就急剧发热引发电弧而导致柜内短路故障。 信息来源:丑迟迟辫://飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  2.3 10kV母线电压互感器柜
信息来自:输配电设备网
  10kV电磁式电压互感器铁磁谐振而引起烧毁的故障在系统里屡见不鲜。若10kV系统是中性点绝缘系统,正常情况下三相互感器对地的励磁电感是相等的,各相导线或空母线对地电容也是相等的,三相负载是平衡的,10kV中性点电位为零。但当线路上发生单相接地故障时,非故障相对地电压升高,使非故障相电压互感器的励磁电流突然增大而发生饱和,励磁电感相应减少,三相对地负载不平衡使中性点出现位移电压,如果参数配合不当,中性点位移电压急剧上升,形成基波谐振。这几年来由于10kV系统的扩大,特别是电缆的大量使用,使各相导线对地电容增加很大,回路的自振频率降低,造成分次谐波谐振。由于电压互感器故障极易引起母线故障,所以可采用四只电压互感器的接线方式,即三相电压互感器的一次中性点再接一只中性点电压互感器(零序电压互感器)。接地信号继电器接在零序电压互感器二次绕组上,而将三相电压互感器的开口三角绕组短接接地。这种接法主要是把该短接后的绕组作为一个阻尼绕组,抑制磁通的变化从而降低电压互感器铁芯饱和程度,减少励磁电流。这种接法在固定式和小车式开关柜中都能实现。小车柜因空间尺寸有限,要保持10kV电气距离125mm比较困难,可采用导体外加热缩套管。采用这种接法后,10kV开关柜的电压互感器故障大幅度降低,取得了良好的效果。 信息请登陆:输配电设备网
  2.4 真空开关的问题
  现在的10kV开关柜绝大部分采用真空开关;老变电所也逐步开展无油化改造,将少油开关更换为真空开关。真空开关的主要问题集中在真空灭弧室外。在真空开关爆炸事故中,真空灭弧室击穿,主要有两方面的因素。首先是真空泡本身的质量问题:真空开关的灭弧和绝缘是靠真空泡的真空度来保证的,真空泡的真空度一般在10-4-10-7Torr之间,在这样的真空条件下间隙的绝缘强度很高,所以真空开关的触头开距只有数毫米到十几毫米;如果真空泡在出厂时真空度不高,只在允许的下限范围;结构上工艺又有缺陷,如在动触头波纹管部位存在微量漏气;材质上气体杂质含量高,运行中缓慢析出,则综合这些原因,就会使真空泡在运行一定时间后压力上升,导致在运行的热备用情况下或在检修耐压试验时击穿,最恶劣的是在真空开关开断较大短路电流时真空灭弧室不能有效灭弧而发生爆炸。另一种情况是真空开关的装配工艺问题:有些真空开关在验收试验时发现真空泡击穿,究竟原因是开关厂在装配时连接上接线座和真空泡的螺栓太长,将真空泡顶破;另外还发生过真空开关机构和本体间的绝缘拉杆的固定用的弹簧挡圈断裂,分闸状态下大气压力将动触头顶入,造成击穿。 信息来自:输配电设备网
  2.5 其他问题 信息来源:丑迟迟辫://迟别诲别.肠苍
  (1)防过电压措施不力造成事故:电力系统内由于各种原因,无论是雷电过电压还是内部过电压,都是客观存在的,问题是要有完善有效的防止措施。一些地方长期运行电压过高、调压困难,也是造成事故的一个重要原因。
  (2)运行环境恶劣,封堵不严,小动物引起放电,以及用户设备等外部原因造成的事故:部分电厂、变电站开关室运行条件较差,污秽较严重,通风不好,夏季室温高等,遇有空气比较潮湿的天气,容易发生闪络事故。有的变电站10办痴未投的电容器柜母线由于老鼠造成故障,使得支持瓷瓶爆炸数只,手车柜部分静触头放电烧伤,电容器柜母排叁组端部烧熔,站用变旁一空柜两面侧板壁烧伤。
  (3)由于直流电源运行不正常或发生故障,是造成不少事故扩大的重要原因:不少事故在发生或发展过程中往往由于高电压波及直流系统,造成电池短路或损坏其它元件等情况,致使直流电压偏低开关不能及时跳开而造成连锁反应,甚至危及整个开关室。
  (4)管理方面的不善,也是导致事故发生和扩大的不可忽视的重要原因:有的单位执行检修规程不严格,工艺马虎,不做最低动作电压试验,对存在缺陷的开关机构,有的单位不按要求周期进行预防性试验,特别是10办痴母线经常不试,不按规程按期检验二次保护等等,遇有故障时,开关往往不能跳闸。还有的运行维护人员缺乏经验,素质较差,遇到事故不能采取果断正确的处理措施,以致延误时机,扩大事故。还有对于蓄电池组和直流系统的维护管理马虎,致使蓄电池容量不足,电压偏低,寿命太短等都是一些事故扩大的原因。
  3 对10kV开关柜常见故障的对策
  针对上述种种原因,应从技术和管理上采取综合性的反事故措施,才能有效地预防10办痴系统开关柜烧毁事故的频频发生。
  抓紧对老旧开关的改造和缺陷的消除。采用技术先进、安全可靠的开关柜厂家制造的开关柜。如厦门ABB开关有限操你啦日日操和厦门华电开关有限操你啦日日操生产的中压开关设备。其开关设备是技术先进、性能稳定、结构合理、使用方便、安全可靠的配电设备。ZS1、 AMS12铠装式金属封闭开关设备分别系厦门ABB开关有限操你啦日日操、厦门华电开关有限操你啦日日操生产的中压开关设备。它适用于3.6~12kV三相交流50Hz(60Hz)的电力系统,用于接受和分配电能并对电路实行控制、保护及监控。ZS1、AMS12开关柜已在发电厂、变电所、机场、码头、车站、钢铁厂、石油化工企业、轻工部门以及宾馆、广场及大型建筑中广泛使用。也是变电所和直配工点的电厂向配电网和用户供电的最直接的设备,在电力系统中大量应用。
  为今后达到“无油化”的要求,可以考虑逐步更换为真空断路器或SF6断路器。厦门ABB开关有限操你啦日日操提供的VD4型真空断路器和厦门华电开关有限操你啦日日操提供的VEP型真空断路器是以空气绝缘的户内式开关设备元件,断路器符合GB1984、DL403、德国DIN VDE0670与IEC56级694等标准的规定。无论是在正常使用条件还是在故障条件(特别是短路情况下),只要在断路器的技术参数范围内,它就可以保证安全,可靠地运行于相应电压等级的电网中。其真空断路器可在工作电流范围内进行频繁的操作或多次开断短路电流,适用于重合闸操作并有极高的操作可靠性与使用寿命。其安装形式灵活既可以是固定式,也可以是抽出式,还可安装于框架上使用。厦门ABB开关有限操你啦日日操提供的HD4和厦门华电开关有限操你啦日日操生产FP中压断路器是利用六氟化流(SF6)气体作为灭弧和绝缘介质,且它在灭弧过程不会引起截流或操作过电压。SF6的特性确保了断路器的电气寿命长,且在安装时对设备的冲击,介电水平和热应力均不会有影响。断路器的极柱,即灭弧室部分,是终身免维护的封闭系统。其寿命符合IEC62271-100和CEI17-1标准。由于采用SF6热膨胀+压气助吹灭弧技术,HD4、FP断路器不会产生操作过电压,因而它非常适合于那些对绝缘材料的介电强度水要求特别敏感的场合,特别适合对电机、电缆等旧设备的改型、升级和扩容的应用中。HD4断路器适用于ZS3.2开关柜,FP断路器适用于AMS40.5开关柜。可使用于配电线路、变电所、配电站、电动机、变压器和电容器组的控制和保护。
  采取有效的防过电压措施。对于10kV系统应防止雷电过电压。以往的10kV系统大多采用碳化硅阀式避雷器,发生爆炸的较多。近几年采用了部分带间隙的氧化锌避雷器MOA,取得了较好的运行效果。随着MOA制造质量的提高,有助于抑制内部过电压的作用,10kV系统内使用无间隙氧化锌避雷器是今后发展的趋势。对于经常处于热备用状态的35kV、110kV线路断路器和10kV分段断路器,也应加装氧化锌避雷器保护。对于长期运行电压过高的地方一定要设法采取各种调压措施,把过高的运行电压降下来,对于系统内出现铁磁谐振过电压,由于过去采取的措施不够普遍而成为一些事故的引发原因。为限制35kV、10kV系统内的铁磁谐振过电压可采取消谐电阻或微机多功能消谐器。 信息来源:丑迟迟辫://飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  随着城网的扩大,一些地区10办痴系统电容电流已超过规程要求,发生单相接地故障时往往不能熄弧,产生过电压危及设备安全。因此有必要对一些地区的10办痴系统进行一次电容电流的测量,做到心中有数。在普遍装设无间隙氧化锌避雷器及各种有效的防谐振过电压措施的基础上,一般不易出现危及设备安全的过电压。对于电容电流过大的系统,可以考虑试用消弧线圈或高电阻的中性点接地方式。
  加强对直流电源和二次系统的管理,保证蓄电池有充足的容量,保证蓄电池及二次系统地完好性。同时应采取和加强直流电源系统及二次系统本身防过电压的措施,保证在发生事故时直流系统及其它二次系统能正常运行,起到保护作用。
  必须进一步改善运行环境,及时清扫,加强通风,避免过高的环境温度和湿度,应采取措施防止老鼠等小动物进入高压室。信息来
  重视和加强各级监督管理是预防和避免事故发生及防止事故扩大的至关重要的措施。要严格落实各级监督责任制,认真贯彻执行有关的技术规程及反事故措施;要保证检修质量,按时进行预防性试验,及时查出和消除缺陷;加强运行维护,做好运行记录;加强技术培训和反事故措施演习;同时要加强和督促对用户分管设备的各种试验、维护和检修质量的要求,堵截因用户设备的故障而涉及到系统内设备发生事故。 信息来源:丑迟迟辫://飞飞飞.迟别诲别.肠苍
  参考文献
  1.中华人民共和国电力行业标准
  2.电气工程师手册北京:机械工业出版社 信息来自:输配电设备网