10kV中置式开关柜质量问题及防治措施

刘文婷 张娜

摘 要：本文总结了近期10kV中置式开关柜在现场安装及验收投产阶段发现的较为重大的质量问题，从非金属材料的阻燃，功能隔室和泄压通道的分隔，手车和接地开关的电动操作等几个方面讨论开关柜常见的质量问题及其带来的安全隐患；从完善技术协议条款，注意厂家图纸确认以及加强出厂监造和现场验收等几个方面提出了问题的防治措施，为开关柜在投产后的安全可靠运行提供有力保障。

关键词：开关柜；质量问题；防治措施

中图分类号：TM564 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）22-0136-02

金属铠装中置式开关柜目前广泛应用于广州电网的10kV电压等级，根据变电站程序化操作的要求，断路器手车（含隔离手车）和快速接地开关具备远程（电动）操动功能的开关柜正在广州电网大范围推广使用。为了实现“零缺陷”投产的质量目标，广州电网安排了较为严格的开关柜出厂监造见证和投产前质量验收，发现了开关柜在安装阶段的较多质量问题和安全隐患，其中以下几点问题值得重视。

1 非金属材料的阻燃问题

在实际运行中，故障柜着火波及到相邻柜，甚至发生整段母线“火烧连营”的现象并不少见[1-2]。造成火灾范围扩大的原因固然有开关柜彼此相邻布置以及主母线和二次电缆等相互联通等天然因素，但应用材料和部件的阻燃性能不佳甚至易燃，则是火焰传播和事故范围扩大的主要帮凶。

GB/T 11022—1999条款5.17规定“应该在材料的选择和零部件的设计上，使得因开关设备和控制设备中的事故过热而引发的火焰在传播时受到阻止”。DL/T 593—2006条款5.17规定：“在产品的性能要求使用易燃材料时，如可能，其设计应考虑能够阻燃”。上述标准虽然提出了开关柜材料和零部件应阻止事故火焰传播的要求，但未明确阻燃级别和具体范围，在订货采购以及安装验收阶段难以对开关柜内材料和部件的阻燃性能进行要求和检验，尤其在当前开关柜采购价格大大降低的市场环境下，更难保证材料的阻燃性能满足实际需求，为开关柜投产后运行带来安全隐患。

在订货技术协议书中有必要对关键材料和部件的阻燃性能进行明确要求：静触头活门采用阻燃绝缘材料，对于使用塑料和其他非金属材料制作的设备或部件，包括环氧树脂浇铸式电流互感器、电压互感器、支柱绝缘子及母线套管，绝缘活门及隔板，母线热塑材料及母线接头盒，所有二次端子，绝缘导线等所用绝缘材料均应按GB/T 5169-2008《电工电子产品着火危险试验》第16部分： 50W水平与垂直火焰试验方法进行燃烧试验，并符合水平燃烧试验HB类别要求及垂直燃烧V-0类别要求，投标时需要提交由国家级试验认证单位出具的试验报告。

在验收阶段有必须要对关键材料和部件的阻燃性能进行检验，为了便于现场实施，验收人员根据GB/T 5169-2008垂直燃烧V-0类别的试验方法简化了试验，即现场采集样品，利用打火机点燃后移开，模拟进行水平燃烧或垂直燃烧，试验样品余焰在10s内熄灭就可以认为阻燃满足要求。

2 功能隔室和泄压通道的分隔问题

2.1 功能隔室

近期验收过程中发现较多开关柜内功能隔室之间不正常开孔等情况，比如母线室和断路器室之间的静触头座开孔和母线室与电缆室之间的隔板采用格栅等。无论是开孔和格栅，其意图都是增加柜内通风通道，使开关柜温升满足协议要求，但上述做法存在安全隐患，并不可取。

当开关柜断路器发生故障时，如触头发热导致的短路故障等，如果静触头座开孔，故障引起的浓烟或弧光将波及到运行中的母线室，从而波及整段母线，扩大事故范围。同样，当电缆头发生短路故障而燃弧时，采用格栅式隔板也存在将事故扩大到母线室的问题。

南方电网开关柜通用技术协议5.2.1.3中规定“高压开关柜具有功能分隔室，包括母线室、断路器室、电缆室、控制仪表室等，各室之间的防护等级应不低于IP2X，各室对外的防护等级应满足DL/T404的规定，且不能低于IP4X。运行连续性的丧失类别为LSC2B。各功能室及各个回路的单元功能室均采用接地的钢板分隔，互不干扰，不能采用有机绝缘隔板，也不能采用网孔式或栅栏式隔板。隔板等级为PM级。”开关柜内功能隔室间的开孔如静触头座处的孔洞，基本满足IP2X的防护等级要求，即可以防止大于12mm的固体物体侵入。但此处开孔不能满足将内部故障限制在本隔室内的要求，即条款5.2.1.3“若隔室内发生短路故障而燃弧时，……，同时将内部故障限制在本隔室内”的要求。

事实上，由于厂家解释这些开孔主要用于加强通风，而根据DL/T404-2007条款5.102.5“通风通道和通风口的布置和防护应具有与外壳相同的防护等级”，各室之间的通风口的防护等级应与技术协议要求的外壳防护等级相同，也就是达到IP4X。

上述问题基本通过更换为没有通风孔的静触头座和全封闭式隔板来解决，问题纳入出厂监造重点检查内容。

2.2 泄压通道

近期验收中发现开关柜母线桥，包括面对面柜母线桥和分段间隔母线桥存在遮挡断路器室和电缆室泄压通道的问题，一种是母线桥升高座直接将母线室、断路器室和电缆室泄压通道联通（图1），一种是母线桥升高座过低阻碍了断路器室泄压通道盖板正常开启（图2）。

其中第一种问題存在的安全隐患在于当断路器室或电缆终端室故障泄压时，故障将会通过母线桥波及整段母线，扩大事故范围。南方电网开关柜通用技术协议5.2.1.3规定“断路器室、母线室及电缆终端室应设有独立的泄压通道”。

通常母线桥是经现场量度后再制作、安装的，出厂阶段难以管控，但可在设计确认图纸时对厂家母线桥升高座的布置和尺寸进行校核，或可在一定程度上避免上述问题的发生。

3 手车和接地开关的电动操作问题

3.1 手车行进中异响、卡阻、震动问题

由于开关柜购置价逐年降低，柜体整体强度下降，公差配合裕度降低等原因，即使是只有手动操作功能的手车也存在操作不顺畅的问题，主要表现为：开关柜手车行进过程中有异响，动触头插入静触头盒时有卡阻，动静触头分开时有下坠感并伴随较大响声和明显震动等，这些操作问题会造成运行中手车行进卡滞和动、静触头接触不良导致发热等问题，影响运行安全。手车同时具备电动和手动功能后，由于大部分厂家往往采用外购电动底盘安装在本厂柜体上的方式，配合不好会加大手车行进过程中的异响、卡阻和震动问题，设备到现场后需要大量的现场调整工作才能勉强调节到操作较为顺畅的效果。

对此，广州电业运行管理部门要求所有进入广州电网运行的开关柜制造商必须先提供“样柜”，经进厂验收合格，方能按“样柜”技术条件批量生产，产品出厂则按“样柜”技术要求及质量标准验收合格才能出厂，較好地解决该问题。

3.2 五防闭锁问题

开关柜的“五防”要求如下：

（1）只有当断路器手车完全到达试验或工作位置，断路器才能合闸。（2）当断路器手车在试验或运行位置失去控制电源时，断路器不能合闸。（3）只有当断路器手车在试验/隔离位置或移开位置，接地开关才能合闸。（4）当接地开关及断路器分闸后，手车才能从试验/隔离位置移向工作位置。（5）当接地开关合闸或断路器合闸时，手车不能从试验/隔离位置移向工作位置。（6）当手车处于工作位置时，二次插头被锁定，不能拔除。（7）只有接地开关合闸后，电缆室门才允许打开，且只有关闭电缆室门后，接地开关才允许被分闸。（8）母联柜断路器手车与隔离柜手车联锁：断路器在合闸位置，隔离车不能从工作位置移向试验位置亦不能从试验位置移向工作位置。（9）当断路器手车或隔离柜手车移向试验位置或隔离，静触头座的活门应能自动关闭；手车移出开关柜后，活门应可以挂锁锁定。（10）手车及接地开关手动操作孔应设有活门，并可以挂锁锁定。（11）只有开关柜柜门锁紧后，才允许操作手车的推入和退出。

验收过程还发现底盘车电机转轴断裂和电动控制模块烧坏等设备质量问题。

鉴于部分厂家手车和接地开关电动功能并不完善，应在订货协议中明确：

（1）手车电动底盘及电动快速接地开关均应配备防堵转保护及操控模块。（2）在交货前，买方将派员到卖方工厂对待交货开关柜进行抽检产品质量及验证电动底盘和电动快速接接地开关机械寿命。（3）供方提供的金属铠装移开式中置开关设备需配置电动底盘车及电动接接地开关。

4 结语

设备质量合格是安全运行的重要前提，在签订技术协议时注意细化容易出现质量问题的技术条款，明确细节要求；在确认图纸、出厂监造及现场验收阶段注意常见质量问题的见证和检验，是确保设备质量合格的有效手段，可以为设备投产后的安全运行提供可靠保障。

参考文献

[1]王国亮，王珂，张照，等.浅析开关柜触头发热事故的分析与预防[J].电源技术应用，2014.

[2]吴江，刘成鹏.高压开关柜常见故障及使用介绍[J].大众科技，2004，（09）：44-45.

[3]张娜，陈创，李巨泽，陈宇昇，蒋健.10kV开关柜程序化操作安全性和可靠性的实验及分析[J].电气技术，2014，（04）：76-79.