開關(guān)柜質(zhì)量分析及全壽命質(zhì)量管控措施

周明星，沈 瓊

(1.國網(wǎng)湖北省電力公司，湖北 武漢 430077；2.國網(wǎng)湖北省電力公司襄陽供電公司，湖北 襄陽 441000)

0 引言

高壓開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)最重要的設(shè)備之一，具有數(shù)量龐大、品種繁多、安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大的特點(diǎn)。近年來，某公司開關(guān)柜數(shù)量增長(zhǎng)迅猛，質(zhì)量事件呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。為此，通過對(duì)近年來該公司開關(guān)柜質(zhì)量事件的統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)了開關(guān)柜全壽命質(zhì)量管理提升措施，用以指導(dǎo)開關(guān)柜質(zhì)量管控。

1 開關(guān)柜總體質(zhì)量情況

通過對(duì)該公司所轄區(qū)域開關(guān)柜近5年來質(zhì)量事件的分析，可知其呈現(xiàn)以下特點(diǎn)。

(1) 開關(guān)柜發(fā)生質(zhì)量事件較多，在變電質(zhì)量事件中占比較高，主要集中在物資質(zhì)量和運(yùn)維質(zhì)量2個(gè)方面。

(2) 開關(guān)柜質(zhì)量事件造成的損失及影響大，會(huì)導(dǎo)致開關(guān)柜柜體燒毀、爆炸，主變?cè)郊?jí)跳閘、低壓母線失壓，主變損壞。主變損壞、開關(guān)柜燒毀均會(huì)造成用戶停電；而開關(guān)柜更換需母線停電，不僅直接經(jīng)濟(jì)損失大，也影響了供電公司服務(wù)質(zhì)量。

(3) 開關(guān)柜安全質(zhì)量隱患不容忽視。該公司所轄區(qū)域部分開關(guān)柜為早期型號(hào)產(chǎn)品，如GG系列、XGN系列。此類開關(guān)柜存量大，存在設(shè)計(jì)缺陷、機(jī)構(gòu)卡澀、老化銹蝕等情況；部分設(shè)備不能滿足新修編后的反措要求，接線方式、“五防”閉鎖、泄壓通道、散熱通風(fēng)、防爆措施等功能不能滿足運(yùn)行要求，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 開關(guān)柜物資質(zhì)量分析

開關(guān)柜物資質(zhì)量問題集中在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)問題和元器件及材質(zhì)問題上。

2.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)問題

設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)問題主要表現(xiàn)為“五防”問題、絕緣距離不夠、小車動(dòng)靜觸頭接觸不良等。

2.1.1 “五防”問題

“五防”問題主要是開關(guān)柜機(jī)械防誤閉鎖功能不完備，機(jī)械閉鎖強(qiáng)度不夠、設(shè)備老舊變形等導(dǎo)致閉鎖功能失效，易引發(fā)誤操作事故。

2.1.2 絕緣問題

(1) 絕緣凈距不足。受開關(guān)柜室空間尺寸限制以及對(duì)開關(guān)柜小型化的追求，部分柜內(nèi)電氣安全距離偏小，安全余量不足，尤其是35 kV開關(guān)柜內(nèi)部絕緣凈距不足表現(xiàn)非常突出。

(2) 局部場(chǎng)強(qiáng)過高。穿墻套管、機(jī)械活門、母排拐彎處等部位場(chǎng)強(qiáng)高，若屏蔽措施不可靠，如電纜終端頭屏蔽措施不完善，則在運(yùn)行中電纜主絕緣層的絕緣就會(huì)劣化，被擊穿。

(3) 絕緣老化。絕緣件老化導(dǎo)致絕緣失效，最終發(fā)展成絕緣事故。

2.1.3 小車動(dòng)靜觸頭接觸不良

由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)缺陷，動(dòng)靜觸頭間接觸面較小，觸頭接觸不良，或觸指彈簧材質(zhì)不良、受熱變形，接觸電阻增大，在大電流時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重。

2.2 元器件及材質(zhì)問題

元器件及材質(zhì)容易出問題的部位集中在刀閘、連桿等傳動(dòng)受力部件，如CT，PT、二次回路及其零部件、真空泡、分閘線圈、儲(chǔ)能彈簧、輔助開關(guān)、阻尼器、熔斷器、母排等。

2.2.1 刀閘、連桿等質(zhì)量問題

如果刀閘、連桿等高頻操作元器件選材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不高，會(huì)導(dǎo)致開關(guān)柜操動(dòng)機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械故障頻發(fā)，具體表現(xiàn)為機(jī)構(gòu)卡澀，分合閘鐵芯松動(dòng)、卡澀及軸銷松斷等。隨著運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，設(shè)備老化，開關(guān)柜內(nèi)各金屬部件氧化、銹蝕情況加劇，造成刀閘分合閘不到位或接觸不良，極易導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱燒毀事故。

2.2.2 CT，PT質(zhì)量問題

CT，PT屬于測(cè)量部件，發(fā)生異常時(shí)極易導(dǎo)致電壓電流異常、系統(tǒng)諧振、設(shè)備燒毀等事故。在出廠試驗(yàn)中，如未按要求開展局部放電試驗(yàn)，運(yùn)行時(shí)內(nèi)部存在局部放電現(xiàn)象，在過電壓等外部因素影響下，互感器的樹脂絕緣性能降低造成絕緣擊穿，極易發(fā)展成母線短路等事故。

2.2.3 二次回路及零部件問題

部分供應(yīng)商選擇的二次元件性能不良，或電路板、二次接線工藝等質(zhì)量不良，導(dǎo)致接地、保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)及通信中斷等事件發(fā)生。常見的有主變測(cè)控裝置死機(jī)、出口插件繼電器卡澀粘連、主變保護(hù)裝置數(shù)據(jù)采樣算法缺陷等。

2.2.4 真空泡質(zhì)量問題

真空泡出現(xiàn)真空度降低、開斷容量不足、滅弧性能下降等問題，在事故時(shí)極易導(dǎo)致斷路器爆炸、開關(guān)柜燒毀。

3 開關(guān)柜運(yùn)維質(zhì)量分析

開關(guān)柜主要存在通風(fēng)、除塵、除潮不到位和孔洞、門窗封堵不到位等導(dǎo)致的環(huán)境問題以及隱患發(fā)現(xiàn)消除不及時(shí)等運(yùn)維質(zhì)量問題。

3.1 環(huán)境問題

環(huán)境問題對(duì)于電氣設(shè)備的絕緣性能影響尤為重要，最大的影響因素就是濕度和溫度。濕度過大時(shí)，高壓開關(guān)柜內(nèi)部極易出現(xiàn)凝露，將嚴(yán)重破壞開關(guān)柜的絕緣性能，并進(jìn)而引發(fā)觸電、電弧、設(shè)備起火甚至爆炸等嚴(yán)重事故。在運(yùn)行中，常存在高壓室通風(fēng)除潮除塵設(shè)備配置不足或使用效果不佳，部分電纜孔洞門窗封堵不完善等問題，導(dǎo)致絕緣設(shè)備受潮、小動(dòng)物進(jìn)入等。

3.2 隱患發(fā)現(xiàn)消除不及時(shí)

由于前端物資、工程質(zhì)量把控不嚴(yán)，運(yùn)維階段人員能力和責(zé)任心不足，或者檢測(cè)手段或檢測(cè)準(zhǔn)確性不夠，造成螺絲松動(dòng)、斷裂、設(shè)備放電和發(fā)熱等隱患不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致事故發(fā)生。如：開關(guān)柜觸頭長(zhǎng)期發(fā)熱燒毀，觸指連接螺栓脆化、斷裂，觸指與動(dòng)觸頭之間接觸壓力下降產(chǎn)生放電燒損等。

4 應(yīng)對(duì)措施

國家電網(wǎng)公司高度重視開關(guān)柜質(zhì)量問題，先后制定了《預(yù)防12 kV—40.5 kV交流高壓開關(guān)柜事故補(bǔ)充措施》（國家電網(wǎng)生[2010]811號(hào)）、《預(yù)防交流高壓開關(guān)柜人身傷害事故措施》（國家電網(wǎng)生[2010]1580）、《變電站通用設(shè)計(jì)開關(guān)柜選型技術(shù)原則》（國家電網(wǎng)基建技術(shù)[2014]48號(hào)）、《10 kV開關(guān)柜選型技術(shù)原則》(運(yùn)檢三[2014]9號(hào))等規(guī)范要求，但在開關(guān)柜質(zhì)量管控方面仍存在責(zé)任不落實(shí)、執(zhí)行不到位的問題。為加強(qiáng)開關(guān)柜質(zhì)量管控，提出

以下建議。

4.1 質(zhì)量管控責(zé)任落實(shí)方面

(1) 組織制定《開關(guān)柜全過程質(zhì)量管控工作規(guī)定》，明確設(shè)計(jì)、采購、建設(shè)、運(yùn)維各環(huán)節(jié)的責(zé)任，建立科學(xué)有效的管控流程。

(2) 組織制定《開關(guān)柜全過程質(zhì)量管控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。根據(jù)各項(xiàng)規(guī)定要求，結(jié)合公司開關(guān)柜質(zhì)量存在的實(shí)際問題，制定設(shè)計(jì)、采購、建設(shè)、運(yùn)維等各環(huán)節(jié)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)人員素質(zhì)培養(yǎng)，確保技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)。

4.2 設(shè)計(jì)選型及采購方面

(1) 優(yōu)化設(shè)計(jì)選型。通過專題調(diào)研論證，確定后期基建技改開關(guān)柜選型時(shí)優(yōu)選免維護(hù)、可靠性高的設(shè)備，解決追求開關(guān)柜小型化帶來的安全距離偏小、受環(huán)境影響大，開關(guān)柜容易引發(fā)燒毀甚至“火燒連營(yíng)”等問題。結(jié)合國內(nèi)開關(guān)柜技術(shù)發(fā)展方向，重點(diǎn)開展KYN開關(guān)柜和充氣柜或C-GIS設(shè)備的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較和論證。充氣柜或C-GIS設(shè)備采用性能優(yōu)異的壓縮氣體，可大大壓縮尺寸，基本不受灰塵、潮濕等環(huán)境影響，且安裝維護(hù)簡(jiǎn)便；同時(shí)可解決設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境及現(xiàn)有開關(guān)柜技術(shù)門檻低、制造質(zhì)量參差不齊的問題，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作線路側(cè)接地刀閘、在線路檢修布置安全措施等功能，大大減輕了運(yùn)維人員工作量。

(2) 完善開關(guān)柜采購技術(shù)條件，落實(shí)開關(guān)柜全過程質(zhì)量管控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。物資部門、運(yùn)檢部門要在統(tǒng)一的招標(biāo)技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)上，明確設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、“五防”閉鎖、元器件選型、運(yùn)行環(huán)境等差異性要求，制定統(tǒng)一的差異化條款，作為招標(biāo)技術(shù)協(xié)議的補(bǔ)充條款。

4.3 入網(wǎng)檢測(cè)及驗(yàn)收方面

(1) 加強(qiáng)抽檢、監(jiān)造、驗(yàn)收人員培訓(xùn)，確保開關(guān)柜源頭質(zhì)量管控責(zé)任落實(shí)到位。廠內(nèi)抽檢、監(jiān)造時(shí)，應(yīng)見證和核實(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、開關(guān)柜絕緣間距、“五防”功能、技術(shù)參數(shù)等關(guān)鍵元器件性能符合技術(shù)協(xié)議要求。出廠試驗(yàn)應(yīng)該在高壓開關(guān)柜生產(chǎn)廠家任一合適的場(chǎng)所對(duì)每臺(tái)成品進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保與己經(jīng)通過型式試驗(yàn)的設(shè)備相一致。主要元器件(真空泡、斷路器、 觸頭盒、支撐絕緣子、穿屏套管、電流互感器、電壓互感器、避雷器、SF6氣體等)應(yīng)在高壓開關(guān)柜生產(chǎn)廠家或元器件制造廠按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，并出具試驗(yàn)報(bào)告。

(2) 現(xiàn)場(chǎng)到貨驗(yàn)收時(shí)認(rèn)真核對(duì)產(chǎn)品說明書、型式試驗(yàn)報(bào)告、出廠試驗(yàn)報(bào)告及產(chǎn)品圖紙等資料與到貨產(chǎn)品是否一致，柜內(nèi)設(shè)備實(shí)際接線與訂貨要求是否一致。交接試驗(yàn)必須嚴(yán)格按照DL/T 404—2007《3.6 kV—40.5 kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》和GB 50150—2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，嚴(yán)禁缺漏項(xiàng)以及試驗(yàn)不合格的產(chǎn)品進(jìn)入電網(wǎng)。高壓開關(guān)柜在安裝后，應(yīng)對(duì)其一、二次電纜進(jìn)線處采取有效封堵措施，電纜溝蓋板及門窗空洞等要關(guān)閉嚴(yán)實(shí)。

4.4 運(yùn)維檢修及改造方面

(1) 嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)維檢修相關(guān)工作規(guī)定，加強(qiáng)裝備檢測(cè)能力建設(shè)，提升人員技術(shù)素養(yǎng)和工作責(zé)任心，定期開展帶電檢測(cè)。充分利用紅外測(cè)溫、超聲波、超高頻、地電波測(cè)試等帶電檢測(cè)手段對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行檢測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)和消除開關(guān)柜內(nèi)過熱、局部放電等缺陷。全面排查一次接線、“五防”閉鎖、絕緣距離、泄壓通道、防潮除濕等典型隱患情況，并將排查出的隱患全部登記納入隱患庫，制定整改計(jì)劃，逐一進(jìn)行“銷號(hào)”處理。

(2) 按照輕重緩急開展技術(shù)改造工作，對(duì)運(yùn)行年限長(zhǎng)、運(yùn)行狀況差且不具備改造價(jià)值的設(shè)備，應(yīng)有計(jì)劃地安排整體更換。對(duì)于避雷器直接接在母線上的情況應(yīng)立即整改；難以立即改造的，應(yīng)采取強(qiáng)制閉鎖措施或設(shè)置明顯警示警告標(biāo)識(shí)。泄壓通道不滿足運(yùn)行要求的應(yīng)設(shè)置壓力釋放裝置，不具備改造條件的應(yīng)整體更換。高壓開關(guān)柜穿墻套管、機(jī)械活門、母排拐彎處等部位空氣絕緣凈距離小于25 mm(12 kV)和300 mm(40.5 kV)的，應(yīng)采取導(dǎo)體加裝絕緣護(hù)套的包封措施?！拔宸馈遍]鎖功能不完善或存在結(jié)構(gòu)性缺陷，不能大修完善的，宜技改更換。對(duì)地處潮濕、污穢等級(jí)高、溫差變化大等地區(qū)的變電站開關(guān)柜，應(yīng)積極開展開關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境綜合整治。未配置通風(fēng)、除濕防潮設(shè)備的開關(guān)柜室，應(yīng)配置空調(diào)、工業(yè)除濕機(jī)等通風(fēng)、除濕防潮設(shè)備。

4.5 質(zhì)量監(jiān)督工作方面

(1) 強(qiáng)化開關(guān)柜質(zhì)量事件調(diào)查處理。全面收集設(shè)計(jì)、采購、建設(shè)、運(yùn)維各環(huán)節(jié)的開關(guān)柜質(zhì)量事件，按照“一事一分析”原則，認(rèn)真開展開關(guān)柜質(zhì)量事件調(diào)查分析。將暴露出的問題及時(shí)反饋到前端各管控環(huán)節(jié)，督促供應(yīng)商對(duì)不良行為進(jìn)行處理并對(duì)質(zhì)量管理策略進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管控。

(2) 強(qiáng)化開關(guān)柜質(zhì)量監(jiān)督過程管控的痕跡化管理。建立基于技術(shù)監(jiān)督的入網(wǎng)資產(chǎn)質(zhì)量管控系統(tǒng)，落實(shí)開關(guān)柜入網(wǎng)質(zhì)量管控痕跡化管理要求。建立設(shè)計(jì)、采購、建設(shè)、運(yùn)維各環(huán)節(jié)相應(yīng)的痕跡檔案，確保各環(huán)節(jié)質(zhì)量管控責(zé)任落實(shí)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問題的責(zé)任環(huán)節(jié)、責(zé)任人員可追溯。

4.6 供應(yīng)商管理方面

(1) 加大開關(guān)柜不良供應(yīng)商處理力度。細(xì)化開關(guān)柜供應(yīng)商評(píng)價(jià)條款，采取績(jī)效評(píng)價(jià)扣分、暫停中標(biāo)、列入黑名單等措施，做到發(fā)現(xiàn)一家處理一家，消除供應(yīng)商僥幸心理。

(2) 加強(qiáng)物資質(zhì)量問題的跟蹤處理。按照該公司規(guī)定和合同約定，組織供應(yīng)商約談，要求供應(yīng)商積極配合事件調(diào)查和原因分析，制定事故后整改措施。要求供應(yīng)商免費(fèi)處理并及時(shí)更換質(zhì)量問題設(shè)備，配合治理或免費(fèi)召回存在質(zhì)量隱患及家族性缺陷的產(chǎn)品。運(yùn)維部門、物資部門做好供應(yīng)商質(zhì)量問題整改后的驗(yàn)收工作，確保整改措施有效執(zhí)行，落實(shí)到位，避免類似事件再次發(fā)生。

5 結(jié)束語

高壓開關(guān)柜質(zhì)量對(duì)人身、電網(wǎng)、設(shè)備的安全及可靠供電有著關(guān)鍵性作用。隨著質(zhì)量監(jiān)督工作的深入，質(zhì)量事件信息的分析運(yùn)用，質(zhì)量工作體系中監(jiān)督部門和保證部門的有效融合，將有效推動(dòng)質(zhì)量監(jiān)督和質(zhì)量管控工作，提升高壓開關(guān)柜質(zhì)量管控水平，保障高壓開關(guān)柜的安全可靠運(yùn)行。