淺談10kV XGN型開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備在運(yùn)行中的注意問題

袁文廣

摘 要：針對10kV XGN型柜內(nèi)出現(xiàn)GN30刀閘對地閃烙，并迅速發(fā)展為三相接地、短路造成開關(guān)柜爆炸的事故和GN30刀閘靜觸頭支持瓷瓶有裂紋、運(yùn)行中ZN28-12斷路器出現(xiàn)拒動提出10kV XGN型柜內(nèi)設(shè)備在動作中的注意問題。

關(guān)鍵詞：發(fā)熱；斷裂；巡視；拒動

中圖分類號：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0154-02

引言

在早期的變電站10kV開關(guān)柜一般采用XGN型開關(guān)柜，同時開關(guān)柜內(nèi)配備了ZN28-12斷路器和GN30刀閘等。由于小車式開關(guān)當(dāng)時的價格比較昂貴，所以ZN28-12型斷路器廣泛應(yīng)用。由于該設(shè)備已經(jīng)有較長的運(yùn)行年限，在運(yùn)行中經(jīng)常存在開關(guān)柜內(nèi)的設(shè)備發(fā)熱和支柱瓷瓶斷裂，甚至造成接地、短路爆炸的事故。運(yùn)行中ZN28-12斷路器出現(xiàn)拒動造成擴(kuò)大事故，所以我們必須在日常巡視中把設(shè)備的安全隱患發(fā)現(xiàn)出來，及時消除或隔離，防止設(shè)備事故發(fā)生，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

1 XGN型開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備發(fā)熱產(chǎn)生的主要原因及防范措施

1.1 基建及施工遺留的故障隱患

在變電站建設(shè)施工或改造過程中，由于施工及安裝時斷路器、刀閘兩側(cè)的連接銅排制作時接觸面不平整和有磨損，造成接觸電阻增大，各連接部分的螺栓沒有嚴(yán)格按要求進(jìn)行力矩緊固造成接觸電阻增大。

1.2 設(shè)備額定容量和產(chǎn)品設(shè)計(jì)滿足不了實(shí)際要求

GN30刀閘因設(shè)計(jì)和質(zhì)量上存在缺陷觸指與靜觸頭座接觸不良導(dǎo)致發(fā)熱，旋轉(zhuǎn)刀瓷套瓷質(zhì)強(qiáng)度不足，在較高溫度下容易破裂，引起對地閃絡(luò)，最終引發(fā)三相短路。由于早期時候10kV負(fù)荷不高，當(dāng)時用的早期生產(chǎn)的GN30刀閘額定電流為3150A的刀閘已經(jīng)滿足現(xiàn)在運(yùn)行的要求，刀閘不會出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象。由于負(fù)荷日漸增多原有的刀閘再也不能滿足要求。刀閘長期在大電流的作用下造成發(fā)熱。鑒于早期生產(chǎn)的GN30刀閘，其觸指為活動式存在嚴(yán)重的缺陷，現(xiàn)已停止生產(chǎn)。該型產(chǎn)品已多次出現(xiàn)觸頭發(fā)熱及套管破裂等產(chǎn)品質(zhì)量問題。

1.3 防范措施

施工遺留的問題只能夠在設(shè)備檢修中通過重新按要求進(jìn)行裝接，在裝接過程中必須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行防止同類問題發(fā)生。對于存在設(shè)計(jì)缺陷刀閘（如圖1）建議逐步安排更換新型GN30刀閘（如圖2），刀閘應(yīng)滿足U型觸指改為固定結(jié)構(gòu)、分體式設(shè)計(jì)，U型觸指與靜觸頭座通過螺栓連接固定，可以較好消除接觸半球的發(fā)熱缺陷，更方便調(diào)整，能保證觸指與動觸頭間的線接觸技術(shù)要求。更換容量大的刀閘和加強(qiáng)XGN開關(guān)柜巡視工作，特別注意以下項(xiàng)目：（1）檢查確認(rèn)刀閘觸指與觸頭接觸良好；（2）檢查柜內(nèi)導(dǎo)電排搭接處、刀閘導(dǎo)電管與觸指接觸是否發(fā)熱，及時消除發(fā)熱缺陷。加強(qiáng)測量工作，在日常巡視中我們只能通過觀察開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的試溫蠟片有無熔化或用紅外線測溫儀測量設(shè)備有無發(fā)熱。由于用紅外線測溫儀測量是要打開開關(guān)柜觀察玻璃窗進(jìn)行測溫的。這樣的測量溫度存在一定危險(xiǎn)，萬一在測溫過程中設(shè)備爆炸，會對人身造成很大的傷害。為了降低對人身的傷害，我們可以將原來的玻璃更換成防爆和可以透紅外線的玻璃。如果條件允許的，可以加裝在線測溫裝置。當(dāng)測量設(shè)備的溫度較高時我們應(yīng)該根據(jù)當(dāng)時的負(fù)荷情況判斷發(fā)熱的原因。

圖1 GN30早期刀閘

圖2 GN30后期不閘

2 XGN型開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備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斷路器是采用CT19型彈簧操作機(jī)構(gòu)，斷路器分閘過程中產(chǎn)生很大的振動力。

2.1.2 瓷瓶長期在高溫的環(huán)境下使機(jī)械應(yīng)力降低。

2.1.3 GN30刀閘母線側(cè)靜觸頭支持瓷瓶接線處與銅排水平面相差太大，而又利用支柱瓷瓶受過大的拉力而斷裂。GN30刀閘結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定其靜觸頭支持瓷瓶在刀閘分、合閘操作時均承受較大沖擊力，加上瓷瓶強(qiáng)度不足，在操作沖擊應(yīng)力累積效應(yīng)影響下出現(xiàn)暗傷或裂紋，在長期受大電流電動力震動下和開關(guān)分合振動造成最終加大了裂紋開裂程度。嚴(yán)重時可能會造成接地，短路故障。

2.2 防范措施

2.2.1 在日常巡視中對各瓷瓶應(yīng)認(rèn)真檢查，主要檢查GN30刀閘母線側(cè)靜觸頭支持瓷瓶，特別對電容開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備進(jìn)行著重檢查。在檢查前要向調(diào)度申請退出電容單元的AVC控制功能，防止工作人員在進(jìn)入高壓室工作過程中電容斷路器突然分合閘時瓷瓶斷裂引起接地、短路造成開關(guān)柜爆炸的事故和人身傷亡事故。

2.2.2 對于受過大應(yīng)力的瓷瓶和存在發(fā)熱缺陷的刀閘及時安排設(shè)備停電檢修和處理。

2.2.3 采用高強(qiáng)度的瓷瓶絕緣套管，提升瓷套受溫能力和加強(qiáng)瓷體剛度。

2.2.4 在每次操作前及操作后，運(yùn)行人員需仔細(xì)檢查GN30刀閘瓷瓶有無裂紋和觸頭、觸子接觸良好。

2.2.5 運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變，負(fù)荷電流發(fā)生增加時，要求運(yùn)行人員應(yīng)在當(dāng)天負(fù)荷高峰期安排特巡，檢查大電流GN30刀閘瓷瓶有無裂紋和發(fā)熱現(xiàn)象。

2.2.6 對大電流GN30刀閘，要求縮短巡視周期。

2.2.7 要求廠家將拆下的瓷瓶送具備資質(zhì)的鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行鑒定，如果瓷瓶強(qiáng)度不滿足使用要求，則對同批次瓷瓶進(jìn)行整改及更換。

2.2.8 對大電流GN30刀閘的柜體進(jìn)行加裝風(fēng)扇冷卻裝置。

3 ZN28-12斷路器拒動原因及防范措施

（1）ZN28-12斷路器拒動主要是當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后開關(guān)保護(hù)拒動和斷路拒動、在斷路器正常分合時拒動。在運(yùn)行中ZN28-12斷路器由于操作比較頻繁造成機(jī)構(gòu)部件磨損、變形，所以斷路器彈簧操作機(jī)構(gòu)故障拒動是最為常見的。

（2）ZN28-12斷路器發(fā)生拒動時我們應(yīng)該根據(jù)各保護(hù)裝置動作情況和后臺監(jiān)控機(jī)相關(guān)信息判斷是保護(hù)故障還是斷路器機(jī)構(gòu)故障。當(dāng)10kV線路發(fā)生故障保護(hù)或斷路器拒動都會造成越級跳閘，我們在處理事故的過程中必須找出故障線路將它隔離然后恢復(fù)其他正常設(shè)備的送電，最后通知相關(guān)專業(yè)的檢修班組處理。在操作斷路器發(fā)現(xiàn)拒分、拒合時我們應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行判斷。斷路器拒分原因和判斷方法：檢查斷路器的控制電源空氣開關(guān)是否跳閘或接觸不良；檢查分閘線圈兩端的直流電壓是否過低；檢查斷路器跳閘回路是否完好，如果在斷開斷路器時跳閘鐵芯正常動作而斷路器拒分說明是斷路器機(jī)構(gòu)部分存在故障；如果斷路器能夠在機(jī)構(gòu)進(jìn)行手動分閘說明是電氣二次的回路故障。斷路器拒合原因和判斷方法：檢查斷路器的控制電源空氣開關(guān)是否跳閘或接觸不良；檢查斷路器的合閘線圈兩端的直流電壓是否過低；檢查斷路器的合閘回路是否完好，如果在合上斷路器是合閘鐵芯正常動作而斷路器拒合說明是斷路器機(jī)械故障；如果斷路器能夠在機(jī)構(gòu)進(jìn)行手動合閘則說明是電氣二次回路故障。在巡視中可以通過檢查繼電保護(hù)是否正常和后臺監(jiān)控機(jī)有無異常信號，檢查斷路器機(jī)構(gòu)分合指示與電氣指示是否一致，儲能是否正常。斷路器機(jī)構(gòu)在分合過程中有無異響，開關(guān)柜內(nèi)有無相關(guān)部件的丟落。同時通過在設(shè)備二次定檢和一次設(shè)備檢查維護(hù)中及時發(fā)現(xiàn)問題排除安全隱患。

4 結(jié)束語

隨著科技發(fā)展XGN型開關(guān)柜設(shè)備由于操作繁瑣、運(yùn)行維護(hù)量大、占用的空間大、開關(guān)拒動的情況經(jīng)常出現(xiàn)，同時發(fā)熱情況也比較多。所以現(xiàn)在的變電站10kV設(shè)備一般采用KYN型開關(guān)柜和小車式開關(guān)了。但是為保證XGN型開關(guān)柜設(shè)備在沒有到報(bào)廢的年限里能夠安全運(yùn)行，我們除了在開關(guān)檢查維護(hù)中對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)發(fā)現(xiàn)問題外，還要在巡視過程中及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的安全隱患，采取措施及時處理杜絕隱患，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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