10kV高壓開關(guān)柜安裝注意事項及常見故障檢修維護

白正立

摘 要：10 kV 高壓開關(guān)柜在輸配電及變電過程中起著重要保護及控制作用，在變電站的日常運行中對其安全性和運行效率有重要影響。為保證其安全且高效地運行，相關(guān)部門負責(zé)人在日常的檢修維護的過程中必須對其可能出現(xiàn)的任何阻礙供電甚至是威脅人民財產(chǎn)生命安全的潛在因素引起重視。

關(guān)鍵詞：10kV 高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu);安裝注意事項;常見故障原因及解決措施;檢修維護

引言：在電力系統(tǒng)變電站建設(shè)中，室內(nèi)10kV高壓開關(guān)柜安裝屬于變電站建設(shè)單位工程下變電一次部分的分項工程，在工程量及規(guī)模上處于中小型設(shè)備安裝工程，其中設(shè)備安裝各個節(jié)點的關(guān)鍵工序把握，筆者根據(jù)這幾年現(xiàn)場實際工作經(jīng)驗結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對室10kV高壓開關(guān)柜的安裝技術(shù)要點進行淺議，為現(xiàn)場施工人員提供參考。10kV高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運維難度大，極易出現(xiàn)各類故障，筆者分析開關(guān)柜主要故障及處理方法，為運維人員提供參考。

1. 10kV 高壓開關(guān)柜簡述

1.1 開關(guān)柜性能簡介：KYN28-12（Z）型鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜系額定電壓12kV三相交流50Hz的單母線分段系統(tǒng)戶內(nèi)成套配電裝置。用于發(fā)電廠送電、電力系統(tǒng)和工礦企業(yè)變電所受電、配電、實現(xiàn)控制、保護、檢測之目的，還可以用于頻繁啟動高壓電動機等。

該型開關(guān)柜能滿足電氣和機械的五防閉鎖要求，具有防止誤操作斷路器、防止帶負荷推拉手車、防止帶電關(guān)合接地開關(guān)、防止接地開關(guān)在接地位置時送電和防止誤入帶電間隔等“五防”功能，開關(guān)柜既可配用ABB公司的VD4真空斷路器，又可配用國產(chǎn)的VS1等型號真空斷路器，實為一種性能優(yōu)越的配電裝置。

1.2 結(jié)構(gòu)形式 ：柜體結(jié)構(gòu)采用敷鋁鋅板經(jīng)CNC機床使用多重折彎工藝加工之后栓接而成，整體是由柜體和中置式可抽出部件兩大部分組成。柜體的外殼及各功能單元的隔板均采用鋼板彎制鉚釘和螺紋緊固件連接而成，手車的面板為開關(guān)柜的門板，當(dāng)手車在運行位置時其外殼防護等級為 IP4X（防止直徑大于1mm的固體異物進入），隔室間、斷路器室門打開時（手車在試驗和隔離位置）的防護等級為IP2X（金屬隔板和關(guān)閉的活門中的間隙不應(yīng)超過12.5mm）。柜體被金屬隔板分成手車室、母線室、電纜室和繼電器儀表室，其中手車室、母線室和電纜室均有獨立的泄壓通道，當(dāng)有內(nèi)部故障電弧時，壓力釋放裝置能可靠打開。更換斷路器簡單，手車互換性能好;開關(guān)柜一般均單列布置非靠墻安裝，由于開關(guān)柜的安裝調(diào)試和維護可在柜前正面進行，所以可以背靠背組成雙重排列或靠墻安裝;斷路器室和電纜室可分別加裝加熱器，防止凝露與腐蝕發(fā)生，也可根據(jù)用戶要求分別加裝照明裝置，以方便維護及檢修;電纜室空間充裕、可連接多根電纜，具有架空出線、電纜進出線以及其它功能方案配電裝置;主母線一般采用 2×125×10mm2 銅質(zhì)矩形母線，母排、支排搭接處經(jīng)過鍍銀處理，鍍銀層厚度要求大于8?m，其余部分采用熱縮橡膠絕緣。母線相間/相對地最小空氣間隙滿足10kV大于125mm，帶電體至門大于155mm的絕緣要求。

2. 開關(guān)柜的施工

2.1 開關(guān)柜的施工流程 ：10kV高壓開關(guān)柜的安裝屬于專業(yè)性較強的變電一次部分的分項工程，通常的施工程序如下：施工準(zhǔn)備→配合土建做好基礎(chǔ)→鋪設(shè)預(yù)埋件→基礎(chǔ)養(yǎng)護并作沉降預(yù)壓→設(shè)備開箱檢查→設(shè)備二次搬運→基礎(chǔ)測量劃線→設(shè)備吊裝→設(shè)備就位找平找正→設(shè)備基礎(chǔ)固定→柜體間螺栓連接→母線安裝→母線連接→斷路器安裝→控制電纜安裝布線→接地線安裝連接→控制回路→通電試驗→電氣裝置特性及耐壓試驗→零序電流互感器及配電電纜安裝→電纜接頭制作→配電設(shè)備整體驗收→送電運行。

2.2? 10kV 配電柜安裝的關(guān)鍵技術(shù)要點

2.2.1 設(shè)備基礎(chǔ)驗收：對開關(guān)室內(nèi)基礎(chǔ)平行預(yù)埋槽鋼平行間距誤差、單根槽鋼平整度及平行槽鋼整體平整度誤差復(fù)測驗收，核對槽鋼預(yù)埋長度與設(shè)計圖紙是否相符，復(fù)查槽鋼與接地網(wǎng)是否可靠連接等。

2.2.2 10kV開關(guān)柜總體安裝要求：基礎(chǔ)型鋼的安裝垂直度、水平度允許誤差、位置誤差及不平度、基礎(chǔ)型鋼平面度、接地要求。盤、柜體垂直度誤差、相鄰兩柜及成列柜頂部水平度誤差、盤面誤差、等。柜體安裝完畢后，每臺柜均單獨與基礎(chǔ)型鋼做接地或接零連接，應(yīng)有兩處明顯的與接地網(wǎng)可靠連接點，以保證開關(guān)柜接地牢固可靠。

2.2.3安裝技術(shù)要點：

2.2.3.1設(shè)備并柜安裝技術(shù)要點：開關(guān)柜在安裝前按設(shè)計圖紙必須仔細核對好室內(nèi)開關(guān)柜設(shè)備的基礎(chǔ)，并在基礎(chǔ)上找到開關(guān)柜安裝的基準(zhǔn)線。具體安裝程序及技術(shù)要點如下：

1）設(shè)備就位與拼柜：開關(guān)柜安裝前，依據(jù)設(shè)計圖紙核對每面柜在室內(nèi)安裝位置，從開關(guān)室入門處開始組立，與預(yù)埋槽鋼間螺栓連接（不宜與基礎(chǔ)預(yù)埋槽鋼焊死），第一面柜安裝后調(diào)整好盤（柜）垂直和水平，緊固底部與槽鋼連接螺栓。相鄰開關(guān)柜以每列已組立好的第一面柜為齊（如果一排較長，排列為10臺以上，拼柜工作應(yīng)從中間部位開始），使用廠家專配的安裝螺栓連接，調(diào)整好盤（柜）間縫隙后緊固底部連接螺栓和相鄰盤（柜）連接螺栓。

2）母線的安裝、連接和固定：柜內(nèi)母線安裝時柜內(nèi)支持式或懸掛式絕緣子安裝方向應(yīng)正確，爬電距離符合設(shè)計要求，確保絕緣距離，動、靜觸頭位置正確，接觸緊密。母線均采用矩形母線，且為分段形式。安裝時需參照主母排安裝示意圖安裝：用清潔干燥的軟布擦揩母線，檢查絕緣套管有否損傷，在連接部位涂上導(dǎo)電膏或者是中性凡士林;盡量按照邊并柜邊穿主母線原則安裝，將主母線和對應(yīng)的分支母線接在一起。主母排連接時注意滿足“并柜穿主母排搭接板安裝要求”。穿主母線時建議打開母線室泄壓蓋;所有主母排連接好后，用力矩扳手統(tǒng)一將所有的連接螺栓擰緊。然后逐臺安裝母線室頂蓋;主母線與對應(yīng)的分支母線連接時，可通過專用工具松動靜觸頭固定螺栓而微動分支。正式送電前，必須用專用工具將靜觸頭再緊一遍;主母排安裝緊固完畢后，逐臺恢復(fù)母線室頂部泄壓蓋，注意所有泄壓蓋固定時柜后側(cè)處要用尼龍螺栓固定。

3）接地裝置的連接：用預(yù)設(shè)的過渡排分別將各柜的主接地母線各二次主接地母線按功能分類各自連接在一起;在開關(guān)柜內(nèi)部聯(lián)接所有需要接地的引線。

2.2.3.2一、二次電纜連接技術(shù)要點：

1）電纜敷設(shè)前的準(zhǔn)備：只有接地開關(guān)在接地位置，才能打開電纜門;根據(jù)電纜外徑割開電纜室底部寶塔型電纜密封圈，松開左側(cè)二次護板上的螺栓并移開二次護板，并敲落底板左側(cè)處二次敲落封板。

2）一次電纜的敷設(shè)：電纜通過電纜溝穿入柜體，測量長度并進行切割，長度應(yīng)考慮其相關(guān)部件的連接和電纜頭的制作。剝?nèi)ル娎|上合成樹脂封口和線狀物，裝配相應(yīng)的電纜頭和電纜支撐夾具，用螺栓、壓力釋放圈、彈簧墊圈、螺母將電纜與相關(guān)部件進行連接，然后緊固到適當(dāng)?shù)某潭取?/p>

3）二次電纜的敷設(shè)：二次電纜通過柜體左前側(cè)二次走線通道由柜底電纜溝引入儀表室，二次電纜比較多時可捆扎成束并固定在二次電纜通道內(nèi)的固定支架。柜間二次連線，可通過儀表室予留直徑90mm的大孔實現(xiàn)柜間二次連線。

2.2.3.3安裝質(zhì)量檢查要點：檢查柜體與基礎(chǔ)槽鋼（或方鋼）間的連接牢固可靠性;檢查柜間連接可靠性，確保所有并柜螺栓都已安裝且緊固;檢查主母線是否全部安裝，母線間包盒是否包好，主母線與分支、分支與元器件連接是否可靠，螺栓規(guī)格及安裝力矩是否滿足工藝要求，要求用力矩扳手全部復(fù)檢;檢查主接地排、二次主接地排是否均已安裝固定可靠，并確保柜內(nèi)接地點均已可靠接地。檢查柜間小母線是否全部安裝，要求壓接可靠無松動;檢查負載與柜體間的動力線連接是否可靠，相序是否正確;檢查外部二次控制電纜壓接是否正確可靠、無松動脫落等。

3.開關(guān)柜的現(xiàn)場交接試驗及驗收

3.1 開關(guān)柜的現(xiàn)場交接試驗：現(xiàn)場交接試驗應(yīng)由供電部門許可的試驗單位進行。試驗標(biāo)準(zhǔn)符合國家規(guī)范、當(dāng)?shù)毓╇姴块T的規(guī)定及產(chǎn)品技術(shù)要求?，F(xiàn)場交接試驗項目包括：主回路的絕緣試驗：絕緣電阻測量、交流耐壓試驗;輔助回路和控制回路絕緣試驗;主回路電阻測量;絕緣件和整柜局部放電帶電檢測（1.1Ur 電壓下，抽檢）;外觀及質(zhì)量檢查;機械操作及機械特性試驗;聯(lián)鎖與閉鎖裝置檢查;開關(guān)柜內(nèi)一、二次元件接線正確性檢查;金屬材質(zhì)檢測（抽檢）：鍍銀層厚度檢測、主導(dǎo)電回路材質(zhì)檢測、觸頭材質(zhì)檢測;絕緣材料阻燃試驗（抽檢）。開關(guān)柜在整體安裝完成、各饋電電纜連接完成并做好相關(guān)試驗后，要對開關(guān)柜內(nèi)部的電纜孔洞進行封堵，一般采用防火封堵料對一次、 二次電纜孔洞進行封堵，以防小動物及電纜半層內(nèi)潮氣串進開關(guān)柜艙室，造成絕緣下降設(shè)備接地短路。

3.2 開關(guān)柜裝置送電驗收

1）送電前檢查 ：將設(shè)備各個部位清掃擦拭干凈，確保柜內(nèi)及元器件上無灰塵、金屬材料及其他異物;功能車操作試驗：確保搖進、搖出無卡滯;手柄操作靈活，機械聯(lián)鎖可靠;接地開關(guān)分、合操作，聯(lián)鎖可靠，操作靈活;檢查邊柜封板、門板、護板、頂蓋板、電纜蓋板安裝并緊固;設(shè)備初次上電操作前，需對所有的斷路器進行手動儲能操作，避免上電后斷路器同時儲能，二次回路過載。接通輔助控制電源（不給予遙控信號）進行一次電氣順序操作。

2）開關(guān)柜送電順序：計量或母線PT柜—進線柜—出線柜;開關(guān)柜停電順序：出線柜—進線柜—計量或母線PT柜

3）送電驗收：由供電部門檢查合格后將電源送進室內(nèi)，經(jīng)過驗電、核相無誤。合高壓進線開關(guān)，檢查高壓電壓是否正常;合主二次開關(guān)，查看低壓電壓是否正常;分合其他柜開關(guān)?？蛰d運行24h，無異常現(xiàn)象。填寫設(shè)備安裝技術(shù)臺賬，形成設(shè)備安裝調(diào)試報告并移交運行單位。辦理驗收手續(xù)，投入運行。

4. 10kV 高壓開關(guān)柜常見故障種類及處理方法

4.1 斷路器拒合/拒分故障 ：1）操作電源電壓降低，檢查操作電壓是否正常;2）電源熔斷器熔斷或空開燒壞，更換保險或空開;3）回路端子松脫造成合閘/分閘回路斷線，檢查轉(zhuǎn)換開關(guān)（或按鈕）、端子兩端是否導(dǎo)通，插頭座是否插緊;4）合閘/分閘輔助接點未接通，更換輔助開關(guān);5）測量合閘/分閘線圈阻值無窮大或為零，判定合閘/分閘線圈燒毀，更換合閘/分閘線圈;6）操作機構(gòu)傳動部位卡阻，判定分合閘操作時所產(chǎn)生的震動導(dǎo)致連板、連桿彎曲變形或緊固螺絲和銷釘松動、脫落或長時間不檢修導(dǎo)致零部件生銹;7）電機燒毀不能儲能，更換電機;8）電機儲能不能到位而不能合閘，行程開關(guān)未到位或變形。

4.2 車不能搖進或卡滯故障：1）接地刀未分閘，處理方法：關(guān)后門，分接地刀;2）斷路器未分閘，確認斷路器已分閘;3）斷路器能搖進但卡滯，檢查活門能否正常開啟（主母線送電之前）;4）檢查活門開合機構(gòu)動作是否正常;5）檢查手車壓板與柜體開合機構(gòu)配合是否接觸良好，因搬動或碰撞手車導(dǎo)板將導(dǎo)致配合尺寸偏差而致使活門不能正常開啟;6）推錯手車，導(dǎo)致動靜觸頭配合過緊或過松，將導(dǎo)致很嚴(yán)重的觸頭燒毀事故，檢查斷路器規(guī)格是否與圖紙一致。

4.3 PT燒毀：1）分段運行并列時燒毀PT，處理方法：兩段母線并列前一次必須核相，必須具備并列條件;2）二次接線錯誤導(dǎo)致燒毀PT：應(yīng)檢查接線，兩段母線并列前二次必須核相;主輔繞組接線混接和PT接線短路都是造成PT燒毀原因;3）系統(tǒng)諧振燒毀PT：PT因鐵磁飽和而燒毀PT，需增加一次或二次消諧措施。

4.4 柜體發(fā)熱：1）進線斷路器發(fā)熱，斷路器參數(shù)選擇不符合系統(tǒng)要求;2）觸頭發(fā)熱，接觸不良或推錯斷路器;3）其它元件發(fā)熱，原因為元件參數(shù)選擇偏小，螺栓壓接松動，緊固不牢。

4.5 過電壓擊穿：1）系統(tǒng)因單相接地或真空斷路器操作過電壓等，處理方法：定時檢測避雷器的性能，選擇合適的避雷器，按電動機、變壓器、線路、電容器等選型;2）電容器操作過電壓：不宜采取空載下投入大容量補償裝置，避免造成燒毀PT或變壓器或其它部位絕緣擊穿。

4.6 絕緣故障：基本為絕緣放電現(xiàn)象，如導(dǎo)體相間、對地閃絡(luò)等。在絕緣放電或絕緣間隙強度不滿足相關(guān)要求的情況下，極有可能引發(fā)放電或絕緣擊穿事故。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，引發(fā)絕緣故障的因素主要與外界環(huán)境有關(guān)。如運行環(huán)境空氣較潮濕，極有可能出現(xiàn)污閃情況。

5.10kV 高壓開關(guān)柜故障解決對策

5.1 注重10kV高壓開關(guān)柜的選材：對柜體材料、柜體結(jié)構(gòu)、斷路器等元件進行不斷優(yōu)化，根據(jù)使用環(huán)境引進SF6氣體或環(huán)保氣體絕緣開關(guān)柜以提升開關(guān)柜絕緣強度，選擇耐腐蝕、耐高溫強的元器件，確保開關(guān)柜能在惡劣氣候下正常運行。

5.2 引進先進10kV高壓開關(guān)柜運維技術(shù)：注重先進運維技術(shù)的引進，確保發(fā)生故障能被及時發(fā)現(xiàn)。例如在手車觸頭處安裝電流傳感器、溫度傳感器、插接式電壓傳感器等;在開關(guān)柜內(nèi)安裝視頻攝像頭監(jiān)控手車進出合分位情況，并可遙控手車實現(xiàn)搖進搖出電動操作。以上先進運維手段已在我國某些重點場所試點使用。

5.3 加強 10kV 高壓開關(guān)柜運行管理 ：為從根本上降低 10kV 高壓開關(guān)柜故障發(fā)生幾率，保證開關(guān)柜可靠運行，除嚴(yán)格按照規(guī)章制度執(zhí)行外，還必須做好開關(guān)柜的日常巡檢、定期維護和檢修工作，科學(xué)制定運維周期，細化運維責(zé)任機制，提高運維水平。

結(jié)束語

10kV 高壓開關(guān)柜故障可直接影響電力供應(yīng)可靠水平。本文介紹得10kV高壓開關(guān)柜的現(xiàn)場安裝技術(shù)要點、質(zhì)量檢查及常見故障種類及處理方法等，希望對相關(guān)安裝人員和運維人員提高安裝水平和故障處理能力有些許借鑒，以能大量降低10kV高壓開關(guān)柜得故障發(fā)生率。

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