一起10kV高压开关柜发热故障分析及防范措施

2017-01-05杜继荣

电气技术与经济 2016年6期

关键词：高压柜母排开关柜

杜继荣

（国家新闻出版广电总局501台）

一起10kV高压开关柜发热故障分析及防范措施

杜继荣

（国家新闻出版广电总局501台）

介绍了某投产运行的35kV变电站一起10kV高压柜发热故障，通过对故障点现场检查分析，查找出故障原因是由于设备设计缺陷，以及后期在安装、运维等方面存在的疏漏导致电缆室母排发热。针对此类故障提出了防范措施，最后指出只有标本兼治才能确保供电安全。

母排；设计缺陷；发热；分析；应对措施

0 引言

我单位35kV变电站2014年投产运行，采用的是正泰35kV/10kV高低压成套设备，10kV供电方式为单母线分段运行，如图1所示， 10kV一段、二段互为暗备用，当其中一段失电时母联柜迅速投入运行，10kV高压柜为KYN28A-12（Z）金属铠装中置式高压柜。全站设备运行一年后于2015年5月底进行了首次预防性试验，未发现异常。

1 故障情况

图1 10kV运行原理图

2015年6月5日19时40分，值班人员对10kV配电室例行巡视，闻到10kV室内有焦糊味，随即通知专业人员到站处理。经四处查找，对各10kV高压柜前后面板进行摸温对比，发现10kV一段进线柜下柜板有温热现象，初步判定为该高压柜电缆室内部发生了过热故障。因我站10kV一段当时处于负荷高峰期（220A），且所带负荷均为重要负荷，在仔细观察10kV一段PT柜电压表和10kV一段电流表无明显变化和不平衡现象后，对两台主变进行了并联操作。合上10kV母联柜，断开10kV一段进线001柜，并摇出手车，断开1#主变高压侧电源柜，1#主变退出运行转检修。安全措施做好后，打开001柜体电缆室（如图2所示）柜门检查，发现A相触头母排与CT连接螺丝烧灼发红， A相CT的表面和断路器触头发烫温度接近150℃，急剧的发热连电缆室柜体盖板都显现出了温度变化。该故障幸亏发现及时，处理果断，否则将造成CT过热烧毁，继而引起相间短路爆炸，波及周边柜体导致全站失电的重大事故。

图2 电缆室

2 故障分析

经检查发现001柜内断路器A相触头与CT连接的母排设计尺寸过短，距CT连接还相差7mm，宽厚的母排与CT连接靠两颗不锈钢螺丝通过人力强行拉拢，但最终还是留下2mm的缝隙，如图3所示，此缝隙必须整个人体钻进狭小的柜体内面朝上才能观察到。安装人员从正面紧固螺丝，按照螺丝吃上力，弹簧垫已压平到位的经验，判断接触良好，并对螺丝做了定位标志。这样不锈钢螺丝的主要作用由压紧母排与CT接触，变为靠其来进行导电。此缺陷从出厂就一直存在，由于后期在验收中同样犯了经验主义，未能有效检查到母排与CT是否做到了可靠的面接触，为事故发生埋下祸端。

图3 未与CT进行面接触的母排

5月份我站进行了预防性试验，由于不能全停设备，每天只能分时段来回倒换运行方式进行停电检修。两台进线柜和联络柜的分合闸动作更是频繁，各柜每天动作至少4次以上，伴随者整个试验工作持续了一周左右，也就是说在这一周中高压柜进行了30多次分合闸振动。由于柜体内一次设备均为为硬连接，中间无软铜带缓冲过渡，持续频繁的震动导致连接螺丝松动，且首先在001柜中表现出来。螺丝松动后，接触电阻增大，出现发热迹象，弹簧垫因为受热退火逐步失去弹性，丧失对母排的压力，导致螺丝与母排有效接触面减小，接触电阻进一步增大。

我站在预防性试验前10kV一段输出负荷不大，靠两颗不锈钢螺丝传导电流，在螺丝不松动的情况下，基本能够满足载流量要求，高压柜未出现异常。预防性试验后，生产任务加剧，每天19点后为负荷高峰期，负荷电流达220A左右，仅靠两颗松动的不锈钢螺丝来传导电流，显然达不到载流量要求，必然导致螺丝发热加剧。如图3所示。由图可看出只有达到1500℃的高温，不锈钢螺丝才会烧到如此程度。

图4 烧灼严重的不锈钢螺丝

3 防范措施

这起事故作为反事故预想的典型案例，最终导致的后果不免使人后怕，分析故障，既有设备本身设计缺陷造成的客观因素，也有后期运行维护不到位的主观原因。从预防事故的角度，进行了如下改进。

对所有高压柜的一次接线进行检查。重点是一些比较隐蔽的部位，如穿墙套管，触头盒等。紧固母排连接螺丝，CT一、二次端子，电缆接头等。发现并处理了类似隐患的柜子5台，对于达不到和CT可靠面接触的母排，在中间加装了铜板，变螺丝导电为纯面接触导电。

认真统计每台高压开关柜的操作次数。以操作次数来作为开关柜状态检修的依据，当累计达到一定的操作次数后，及时对开关内部的连接件，传动件进行全面检查，并对断路器手车进行回路电阻测试。

严肃值班纪律，按时巡视抄表。在每台高压柜电缆室门板上开一测温小孔，要求值班人员每天在负荷高峰时段通过该孔对柜内设备进行红外点温测试，并认真记录，对于任何异态要高度重视。

完善应急预案。针对此类发热紧急故障，制定出如何让用户降低负荷或倒换运行方式，退出故障设备运行的方案，经常组织值班人员进行预案演练，确保关键时刻能够发挥作用。

在每台高压柜的触头、母排、CT、电缆头等部位贴上40～70℃等级的温度试纸，便于隔窗观察元器件温度变化情况。但此项措施仅仅作为应急手段，并不能解决在线实时温度监测和智能报警的问题，所以后期准备加装“无线温度监测系统”，专门用于高压带电体的运行温度监测。该系统采用无线射频传输信号，实现非接触温度测量，通过无线温度传感器的单片微处理器控制将被测设备的温度由温度传感器转换为数字信号；通过无线发射接收模块传递至读写器；最后由485通讯模块上传到计算机，实现在线状态监控、温升预警、故障识别。

堵住源头，严防设备带病运行。

以上防范措施，是针对于电力用户自身在运维管理上所提出的具体要求，对于防范类似事故的发生起到了积极作用。但这仅仅是治标，从历年来发生的电力事故看，设备质量和安装工艺不过关占了很大比例，运维部门后期所做的诸多防范措施，仅仅是为了预防某一缺陷所做的事后补救，很难从根本上彻底解决问题。因此从源头上防止不合格电力产品流入市场既是电力设备生产厂家的责任，更是电力监管职能部门义不容辞的职责。要加大对电力设备生产厂家的监管，对于其所生产的产品要强制认证。生产厂家要秉承对用户负责，对社会负责的态度，严格产品生产过程中的标准化流程管控，严把质量关，杜绝残次品出现。电力用户在选购产品时应当多方调研，反复比较，把质量放在第一位，对于产品的出厂验收和安装调试要严格把关，把不合格产品堵在门外。电力设备生产厂家应充分认识到当前市场对“在线温度监测系统”的迫切需求，替用户考虑，把温度监测嵌入到关键元气件中，这样不但可以提升自己的产品竞争力，而且也防止了用户因为后期加装“在线温度监测系统”不当，给电力运行安全带来的风险。