浅谈10kV XGN型开关柜内设备在运行中的注意问题

袁文广

摘 要：针对10kV XGN型柜内出现GN30刀闸对地闪烙，并迅速发展为三相接地、短路造成开关柜爆炸的事故和GN30刀闸静触头支持瓷瓶有裂纹、运行中ZN28-12断路器出现拒动提出10kV XGN型柜内设备在动作中的注意问题。

关键词：发热；断裂；巡视；拒动

中图分类号：TM591 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0154-02

引言

在早期的变电站10kV开关柜一般采用XGN型开关柜，同时开关柜内配备了ZN28-12断路器和GN30刀闸等。由于小车式开关当时的价格比较昂贵，所以ZN28-12型断路器广泛应用。由于该设备已经有较长的运行年限，在运行中经常存在开关柜内的设备发热和支柱瓷瓶断裂，甚至造成接地、短路爆炸的事故。运行中ZN28-12断路器出现拒动造成扩大事故，所以我们必须在日常巡视中把设备的安全隐患发现出来，及时消除或隔离，防止设备事故发生，保证系统安全运行。

1 XGN型开关柜内设备发热产生的主要原因及防范措施

1.1 基建及施工遗留的故障隐患

在变电站建设施工或改造过程中，由于施工及安装时断路器、刀闸两侧的连接铜排制作时接触面不平整和有磨损，造成接触电阻增大，各连接部分的螺栓没有严格按要求进行力矩紧固造成接触电阻增大。

1.2 设备额定容量和产品设计满足不了实际要求

GN30刀闸因设计和质量上存在缺陷触指与静触头座接触不良导致发热，旋转刀瓷套瓷质强度不足，在较高温度下容易破裂，引起对地闪络，最终引发三相短路。由于早期时候10kV负荷不高，当时用的早期生产的GN30刀闸额定电流为3150A的刀闸已经满足现在运行的要求，刀闸不会出现发热的现象。由于负荷日渐增多原有的刀闸再也不能满足要求。刀闸长期在大电流的作用下造成发热。鉴于早期生产的GN30刀闸，其触指为活动式存在严重的缺陷，现已停止生产。该型产品已多次出现触头发热及套管破裂等产品质量问题。

1.3 防范措施

施工遗留的问题只能够在设备检修中通过重新按要求进行装接，在装接过程中必须严格按照规范进行防止同类问题发生。对于存在设计缺陷刀闸（如图1）建议逐步安排更换新型GN30刀闸（如图2），刀闸应满足U型触指改为固定结构、分体式设计，U型触指与静触头座通过螺栓连接固定，可以较好消除接触半球的发热缺陷，更方便调整，能保证触指与动触头间的线接触技术要求。更换容量大的刀闸和加强XGN开关柜巡视工作，特别注意以下项目：（1）检查确认刀闸触指与触头接触良好；（2）检查柜内导电排搭接处、刀闸导电管与触指接触是否发热，及时消除发热缺陷。加强测量工作，在日常巡视中我们只能通过观察开关柜内设备的试温蜡片有无熔化或用红外线测温仪测量设备有无发热。由于用红外线测温仪测量是要打开开关柜观察玻璃窗进行测温的。这样的测量温度存在一定危险，万一在测温过程中设备爆炸，会对人身造成很大的伤害。为了降低对人身的伤害，我们可以将原来的玻璃更换成防爆和可以透红外线的玻璃。如果条件允许的，可以加装在线测温装置。当测量设备的温度较高时我们应该根据当时的负荷情况判断发热的原因。

图1 GN30早期刀闸

图2 GN30后期不闸

2 XGN型开关柜内设备支柱瓷瓶破裂原因及防范措施

2.1 原因

2.1.1 瓷瓶破裂的原因主要是由于ZN28-12断路器是采用CT19型弹簧操作机构，断路器分闸过程中产生很大的振动力。

2.1.2 瓷瓶长期在高温的环境下使机械应力降低。

2.1.3 GN30刀闸母线侧静触头支持瓷瓶接线处与铜排水平面相差太大，而又利用支柱瓷瓶受过大的拉力而断裂。GN30刀闸结构特点决定其静触头支持瓷瓶在刀闸分、合闸操作时均承受较大冲击力，加上瓷瓶强度不足，在操作冲击应力累积效应影响下出现暗伤或裂纹，在长期受大电流电动力震动下和开关分合振动造成最终加大了裂纹开裂程度。严重时可能会造成接地，短路故障。

2.2 防范措施

2.2.1 在日常巡视中对各瓷瓶应认真检查，主要检查GN30刀闸母线侧静触头支持瓷瓶，特别对电容开关柜内设备进行着重检查。在检查前要向调度申请退出电容单元的AVC控制功能，防止工作人员在进入高压室工作过程中电容断路器突然分合闸时瓷瓶断裂引起接地、短路造成开关柜爆炸的事故和人身伤亡事故。

2.2.2 对于受过大应力的瓷瓶和存在发热缺陷的刀闸及时安排设备停电检修和处理。

2.2.3 采用高强度的瓷瓶绝缘套管，提升瓷套受温能力和加强瓷体刚度。

2.2.4 在每次操作前及操作后，运行人员需仔细检查GN30刀闸瓷瓶有无裂纹和触头、触子接触良好。

2.2.5 运行方式转变，负荷电流发生增加时，要求运行人员应在当天负荷高峰期安排特巡，检查大电流GN30刀闸瓷瓶有无裂纹和发热现象。

2.2.6 对大电流GN30刀闸，要求缩短巡视周期。

2.2.7 要求厂家将拆下的瓷瓶送具备资质的鉴定机构进行鉴定，如果瓷瓶强度不满足使用要求，则对同批次瓷瓶进行整改及更换。

2.2.8 對大电流GN30刀闸的柜体进行加装风扇冷却装置。

3 ZN28-12断路器拒动原因及防范措施

（1）ZN28-12断路器拒动主要是当设备发生故障后开关保护拒动和断路拒动、在断路器正常分合时拒动。在运行中ZN28-12断路器由于操作比较频繁造成机构部件磨损、变形，所以断路器弹簧操作机构故障拒动是最为常见的。

（2）ZN28-12断路器发生拒动时我们应该根据各保护装置动作情况和后台监控机相关信息判断是保护故障还是断路器机构故障。当10kV线路发生故障保护或断路器拒动都会造成越级跳闸，我们在处理事故的过程中必须找出故障线路将它隔离然后恢复其他正常设备的送电，最后通知相关专业的检修班组处理。在操作断路器发现拒分、拒合时我们应该根据现场的实际情况进行判断。断路器拒分原因和判断方法：检查断路器的控制电源空气开关是否跳闸或接触不良；检查分闸线圈两端的直流电压是否过低；检查断路器跳闸回路是否完好，如果在断开断路器时跳闸铁芯正常动作而断路器拒分说明是断路器机构部分存在故障；如果断路器能够在机构进行手动分闸说明是电气二次的回路故障。断路器拒合原因和判断方法：检查断路器的控制电源空气开关是否跳闸或接触不良；检查断路器的合闸线圈两端的直流电压是否过低；检查断路器的合闸回路是否完好，如果在合上断路器是合闸铁芯正常动作而断路器拒合说明是断路器机械故障；如果断路器能够在机构进行手动合闸则说明是电气二次回路故障。在巡视中可以通过检查继电保护是否正常和后台监控机有无异常信号，检查断路器机构分合指示与电气指示是否一致，储能是否正常。断路器机构在分合过程中有无异响，开关柜内有无相关部件的丢落。同时通过在设备二次定检和一次设备检查维护中及时发现问题排除安全隐患。

4 结束语

随着科技发展XGN型开关柜设备由于操作繁琐、运行维护量大、占用的空间大、开关拒动的情况经常出现，同时发热情况也比较多。所以现在的变电站10kV设备一般采用KYN型开关柜和小车式开关了。但是为保证XGN型开关柜设备在没有到报废的年限里能够安全运行，我们除了在开关检查维护中对设备进行维护发现问题外，还要在巡视过程中及时发现设备的安全隐患，采取措施及时处理杜绝隐患，保证电网的安全稳定运行。

参考文献：

[1]李铜，李江波，王书平.高压开关柜柜内设备红外测温技术示范研究[J].现代工业经济和信息化，2016（15）：39-40.

[2]梁遥，王虎，赵军，等.配网开关柜接线桩头在线测温技术的研究[J].科技创新与应用，2016（3）：47.

[3]潘广贤.高压开关柜接头发热原因分析及预防[J].科技创新与应用，2012（01）：84.22页

[4]陶小林，杨杨.浅谈房屋建筑结构设计中的应用优化技术[J].科技创新与应用，2013（16）：264.endprint