400V抽屜式開關(guān)柜存在的缺陷及對策

●廖艷安

400V抽屜式開關(guān)柜存在的缺陷及對策

●廖艷安

400V低壓開關(guān)柜是電站配電系統(tǒng)的重要組成部分，可抽出式成套開關(guān)柜是防護等級較高的封閉型成套開關(guān)柜，分為主盤和可抽出單元。由于400V低壓抽屜式開關(guān)柜具有安全性高、體積小、消缺維護靈活、內(nèi)部元件結(jié)構(gòu)緊湊、具備防電弧能力、動力電纜排列有序等特點，所以廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站。但在長期運行維護中，其不足之處也日漸明顯，主要體現(xiàn)在：操作機構(gòu)易卡澀、開關(guān)操作頻繁易變形、機構(gòu)閉鎖過于繁鎖且不可靠；抽屜式開關(guān)推入時缺少導(dǎo)向及緩沖設(shè)計，容易出現(xiàn)觸頭座絕緣損壞并造成三相短路接地；二次插把對接頭容易損壞，易造成對接不成功；開關(guān)柜內(nèi)部絕緣龜裂；引線部分受力不均勻，絕緣結(jié)構(gòu)受損等。本文著重討論了抽屜式開關(guān)柜存在的問題，希望引起開關(guān)制造廠家及使用單位的關(guān)注。

一、設(shè)計中存在的缺陷

（一）功能結(jié)構(gòu)上的缺陷

裝置的基本柜架是組合式裝配結(jié)構(gòu)形式，封板采用敷鋁鋅或冷軋鋼板通過六角螺栓緊固連接的封閉式柜體，在開關(guān)體柜內(nèi)進行了分隔室處理。該結(jié)構(gòu)存在幾個問題：（1）日常巡視無法對設(shè)備進行監(jiān)視；（2）無法了解柜內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)、工作位置；（3）無法判斷接觸器溫升、絕緣狀態(tài)等一些預(yù)見故障。

（二）裝配中存在的問題

抽屜式開關(guān)內(nèi)的空氣斷路器采用橫向安裝，該安裝方式不符合低壓配電設(shè)計規(guī)范和生產(chǎn)廠家安裝要求。斷路器的橫向安裝存在以下缺陷：1.在當(dāng)斷路器內(nèi)空氣凝露、觸頭發(fā)熱掉下碎件及灰塵時容易發(fā)生斷路器短路；2.斷路器在分閘和合閘過程中由于自重觸頭嗤合不到位出現(xiàn)接觸不良，削弱了載流能力，嚴(yán)重的會造成觸頭發(fā)熱燒毀；3.二次保護脫扣裝置也會由于機械摩擦力增大導(dǎo)致吸合力矩不足出現(xiàn)卡澀。

（三）受令操作開關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象

開關(guān)操作受令裝置結(jié)構(gòu)主要有兩種：1.聯(lián)鎖與斷路器操作組成獨立整體結(jié)構(gòu)，鎖定點位于底部導(dǎo)向件中。該結(jié)構(gòu)所連接零部件多而且功能復(fù)雜，要求的尺寸精度高，比較容易出現(xiàn)操作卡阻。2.采用弧制鋼板舌片與鎖定鋼條連桿在開關(guān)柜兩側(cè)進行抽屜單元柜鎖定方式。這種工藝結(jié)構(gòu)簡單，出現(xiàn)卡阻的概率較低。操作機構(gòu)的卡阻容易出現(xiàn)觸頭座絕緣損壞，造成三相短路接地；二次插把對接頭容易損壞，易造成對接不成功等故障。

（四）一次主電路觸頭存在接觸不良的弊端

抽屜式開關(guān)與后底板是通過插頭插座形式連接，該連接方式使得接觸電阻比常規(guī)面板形的固定連接有明顯增大。日常運行中容易發(fā)生低壓開關(guān)柜一次主電路接觸不良故障，主要原因有：1.由于該功能單元經(jīng)常性插撥出現(xiàn)松動造成觸頭緊固壓力不足，導(dǎo)電性能變差；2.觸頭上積累塵埃，裸露觸頭在空氣中形成的金屬氧化物及灼傷留下的碳化物，會引起觸頭間的接觸電阻增大，觸頭發(fā)熱；3.開關(guān)柜一次隔離插件采用插針式觸頭和鴨舌型固定底座，以冷擠壓端頭形式組成一次主電路。該結(jié)構(gòu)材料使用于小電流動力配電，對功率較大的拖動控制顯得有明顯過流，能力不足。

二、實例介紹

（一）某發(fā)電廠400V低壓抽屜式開關(guān)設(shè)備簡介

某發(fā)電廠左岸廠房400VⅤ、Ⅵ段盤柜為擴建5號機時安裝的設(shè)備。GEA*PLUS/380V盤柜分兩整段共12面柜， 其中包括2面進線柜，1個聯(lián)絡(luò)柜，9面饋電柜（負(fù)荷柜），投產(chǎn)日期為2009年。某電廠左岸廠房400VⅤ、Ⅵ段盤柜系統(tǒng)安裝的是北京松島菱電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GEA*PLUS/380V盤柜，分兩整段共12面柜， 其中包括2面進線柜，1個聯(lián)絡(luò)柜，9面饋電柜（負(fù)荷柜）。某電廠左岸廠房400V Ⅴ段系統(tǒng)由5號機的5號廠用變降壓后供電，400V Ⅵ段是廠用10kV 956開關(guān)經(jīng)6號廠用變降壓后供電，此兩段400V主要供左岸廠房橋機電源、5號發(fā)電機機組附屬設(shè)備的主、備用電源、5號機廠房制冷設(shè)備電源、5號機通訊及監(jiān)控、自動化、蓄電池設(shè)備電源及閘門、機組檢修用電等。該產(chǎn)品自投運以來，出現(xiàn)過不少缺陷及故障。據(jù)統(tǒng)計分析及隱患排查，多數(shù)問題是在產(chǎn)品設(shè)計及質(zhì)量上。該產(chǎn)品在設(shè)計上欠缺考慮，對機構(gòu)的操作設(shè)計考慮不周，過于繁鎖且不可靠。分支開關(guān)柜設(shè)計緊湊，操作中絕緣部件容易受到磨損，嚴(yán)重時發(fā)生短路事故。產(chǎn)品在質(zhì)量上也存在一定問題，開關(guān)經(jīng)常合不到位，出現(xiàn)缺相運行。開關(guān)靜觸頭操作后容易出現(xiàn)斷裂，斷裂的觸頭會造成三相短路事故。這種現(xiàn)象在檢修檢查中已發(fā)現(xiàn)多個，目前未造成短路事故主要是發(fā)現(xiàn)及時。柜內(nèi)相與相之間絕緣欄柵因帶電設(shè)備受熱易產(chǎn)生變形，造成開關(guān)無法推入，觸頭接觸不到位等。

（二）運行中缺陷記錄

2009年10月02日：左岸廠用400V Ⅴ段、Ⅵ段負(fù)荷柜 5D2-04、5D3-01、5D4-09、6D2-09、6D3-05 等多個抽屜式負(fù)荷開關(guān)在工作狀態(tài)，但開關(guān)的位置指示不在“│”位（工作位），經(jīng)對部分開關(guān)停電抽查，發(fā)現(xiàn)開關(guān)觸頭已到位，但因機構(gòu)故障，開關(guān)位置指示旋轉(zhuǎn)不到相應(yīng)的“│”位（工作位），“位置指示”不能反映出開關(guān)觸頭實際位置，而且大部分開關(guān)的位置指示（觸頭位置）的旋轉(zhuǎn)進、出都有不同程度的卡澀現(xiàn)象，大多數(shù)抽屜式負(fù)荷開關(guān)，在操作過若干次后，開關(guān)的位置指示旋轉(zhuǎn)鑰匙插孔（塑料孔座）均有不同程度的打滑現(xiàn)象。2009年9月30日：左岸400VⅤ段負(fù)荷柜 透平油處理室電控柜開關(guān)面板鎖定指示無法旋轉(zhuǎn)至“工作”位，開關(guān)無法合閘，更換備用開關(guān)后也不行。2011年4月29日：合上400V Ⅴ段1號檢修排水泵電控柜后發(fā)現(xiàn)空氣開關(guān)有短路冒煙現(xiàn)象。2011年7月11日：監(jiān)控報“5號機頂蓋主用水泵1號泵啟動失敗”信號，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)空氣開關(guān)接觸不到位，出現(xiàn)缺相運行。2012年11月10日： 400V廠用Ⅵ段6D4-01開關(guān)在合閘位時有一相接觸不良，有明顯放電聲音。經(jīng)現(xiàn)場檢查左岸廠房400V Ⅵ段左岸隔離開關(guān)控制電源6D4-01開關(guān)出線端靜觸頭A相移位，與動觸頭接觸不到。2015年3月：結(jié)合5號機檢修，對左岸廠用400V Ⅴ段、Ⅵ段負(fù)荷柜退出檢修的負(fù)荷開關(guān)進行檢查，檢查發(fā)現(xiàn)，廠用400V Ⅴ段、Ⅵ段退出檢修的19個負(fù)荷開關(guān)中有13個開關(guān)靜觸頭出現(xiàn)不同層度的裂紋，兩個出現(xiàn)了斷裂現(xiàn)象。斷裂現(xiàn)象見圖1、圖2。

圖1 固定出線座塑料外殼斷裂

圖2 固定進線座塑料外殼斷裂

（三）安全生產(chǎn)情況

400VⅤ、Ⅵ段盤柜自投產(chǎn)以來，已造成三起因絕緣損壞燒損開關(guān)，四起開關(guān)投入后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)缺相現(xiàn)象。發(fā)生15起開關(guān)機構(gòu)故障造成分、合閘不成功。檢修時還發(fā)現(xiàn)18個開關(guān)靜觸座出現(xiàn)不同程度的裂紋，更換的備品備件70多個，造成檢修維護工作量增大、缺陷增多并延誤操作時間。左岸廠房400VⅤ、Ⅵ段擔(dān)負(fù)著左岸廠房橋機的供電以及5號機機組的機旁400V、附屬設(shè)備的供電，該段設(shè)備的穩(wěn)定運行，直接影響著5號機組的安全運行。

三、對策

（一）加強維護管理

在定期維護工作時，應(yīng)對盤柜負(fù)荷開關(guān)、母線及電纜清掃干凈；檢查觸頭座絕緣是否有斷裂和損壞；檢查機械閉鎖機構(gòu)工作是否正常；開關(guān)動靜觸頭有無過熱及燒傷情況；斷路器底座有無松動等現(xiàn)象。在日常的巡視工作中，定期采用紅外測量儀進行溫度檢測，配電設(shè)備有無過載、異音、異味及異常放電現(xiàn)象。在技術(shù)管理上，應(yīng)加強設(shè)備管理，針對設(shè)備出現(xiàn)的問題隱患應(yīng)編制應(yīng)急處置方案。

（二）設(shè)計缺陷的改進措施

針對開關(guān)觸頭接觸不良情況可以從結(jié)構(gòu)上進行調(diào)整，采用花瓣型梅花觸指作為一次隔離觸頭，隔離動觸頭用單片環(huán)狀梅花觸指以彈簧抱摯成圓筒與固定底座球形導(dǎo)電桿緊密接觸，利用彈簧收縮變形和擴張能力自動調(diào)節(jié)。梅花觸指結(jié)構(gòu)可以降低表面接觸電阻，不存在觸頭溫升問題，大大提高它的使用性能和可靠性。

全封閉的柜體結(jié)構(gòu)上需增設(shè)一些監(jiān)視窗和活動門，這樣可以提前發(fā)現(xiàn)故障，提前處理問題，消除設(shè)備安全隱患。抽屜柜中的受令操作開關(guān)出現(xiàn)卡阻原因有尺寸引起零部件位移、導(dǎo)向件鎖入點位置與抽屜單元柜軸鎖定中心線偏差、傳動機構(gòu)干澀及各連接件機械強度不夠引起的彎曲變形等。對尺寸引起的偏差可以通過廠家設(shè)計制造解決，也可以采用軸銷鍵或卡環(huán)等進行定位，也可以進行找正調(diào)整，同時加強設(shè)備的定期維護工作，以保證操作靈活可靠。

（三）產(chǎn)品改進

低壓成套開關(guān)柜隨著電力工業(yè)的發(fā)電廠、變電站及建筑業(yè)等用戶的大力推動發(fā)展，市場需求日益增加。當(dāng)務(wù)之急是要盡快開發(fā)新設(shè)備，用新技術(shù)、新產(chǎn)品解決新問題。解決絕緣損壞、閉鎖不合理、缺相燒損及操作不可靠等問題，消除安全隱患。實現(xiàn)產(chǎn)品多元化、標(biāo)準(zhǔn)化及功能化，以滿足不同層次用戶的需求。低壓成套中應(yīng)用智能斷路器，將智能型監(jiān)控器的功能與斷路器集成在一起，實現(xiàn)斷路器的智能化，使斷路器的保護功能大大增強，可實現(xiàn)長延時、短延時、瞬時過流保護、欠壓保護及接地等保護功能。在斷路器上也可顯示電壓、頻率、電流等運行參數(shù)。

四、結(jié)語

400V低壓抽屜式開關(guān)柜因其為低系統(tǒng)，故障缺陷易被忽略，造成設(shè)備隱患，甚至事故。從根本上解決設(shè)計的不合理，可以提高設(shè)備安全穩(wěn)定運行，降低缺陷發(fā)生率，杜絕因絕緣損壞造成的短路事故，讓操作方便動作靈活可靠，為運行操作節(jié)約時間。相信通過改進，低壓開關(guān)的故障也將越來越少，從而為設(shè)備的安全、可靠、穩(wěn)定運行提供有力保障。

（作者單位：大化水力發(fā)電總廠）