一个不起眼的开关柜故障就会造成重大损失

高压开关柜典型故障分析及解决方案

电力系统广泛使用 10kV(含 6kV)—35kV 开关柜，担负着发电厂用电、变电站和用户供电的任务，且用量大，分布广。由于 1OkV－35kV 开关柜的设计、制造、安装和运行维护等方面均存在不同程度的问题，因而开关柜事故率比较高，危及人身、电网和设备安全，影响供电可靠性。

高压开关柜典型设计方案不规范造成的故障

1.某单位在更换某 220kV 变电站 10kV I 段母线 PT 过程中，工作班成员触碰到带电的母线避雷器上部接线桩头，造成 2 人死亡、1 人严重烧伤。

初步分析，事故主要原因为厂家设备一次接线错误。

根据国家电网公司典设和设备订货技术协议书，10 千伏母线电压互感器和避雷器均装设在 10 千伏母线设备间隔中，上述设备的一次接线应接在母线设备间隔小车之后（图 1）。而开关柜厂家在实际接线中，仅将 10 千伏母线电压互感器接在母线设备间隔小车之后，将 10 千伏避雷器直接连接在 10 千伏母线上，导致拉开 10 千伏母线电压互感器 9511 小车后，10 千伏避雷器仍然带电（图 2）。

图一：

规范的设计方案

图二：

变电站运行人员按照工作票要求，拉出 10 千伏Ⅰ段母线设备间隔 9511 小车至检修位置，断开电压互感器二次空开，在Ⅰ段母线电压互感器柜悬挂"在此工作"标示牌，在左右相邻柜门前后各挂红布幔和"止步，高压危险"警示牌后，向调度汇报。变电站运行人员与工作负责人一同到现场对 10 千伏Ⅰ 段电压互感器进行验电，由于电压互感器位置在 9511 柜后，必须由施工人员卸下柜后档板才能进行验电，在验明电压互感器确无电压之后，运行人员许可施工人员工作。由于电压互感器与避雷器共同安装在 10 千伏Ⅰ段母线设备柜内（图 3），施工人员在工作过程中，触碰到带电的避雷器上部接线桩头，造成人员触电伤亡。

图三：

现场示意图

典型的厂家设计方案错误导致此次事故的发生。

（二）开关内设备接（触）头过热性故障

封闭式开关柜在运行中不能打开，因此难以测量运行中柜内接（触）头的实际温度，如不及时发现并处理接（触）头过热性缺陷，严重威胁电力安全生产。固定式开关柜每个进出线间隔共有负荷电流流过的 33 或 39 个接（触头），小车移动式开关柜每个进出线间隔共有负荷电流流过的 24 个（或更多）

接（触头）。这些接（触）头直接流过负荷电流，当负荷较大时存在隐患的接（触）头就会严重发热。由于发热点在密封柜内，运行中的柜门禁止打开，值班人员无法通过正常的监视手段发现发热缺陷。一旦触头发热严重必然造成事故发生，影响系统安全运行。下边四起故障分析。

1.2007 年 2 月 3 日 23 时 59 分，某变电站 10kV 电容器组 III644 开关跳闸，保护装置显示"过流 I 段动作"。现场检查发现，10kV 配电室有浓烟，10kV 电容器组 III 开关柜下部有着火现象。第二天检查情况：10kV 电容器组 III 644 开关柜内 B 相 CT 和铝排连接处松动引起发热导致该处烧断和热缩材料燃烧，A、C 相也有放电痕迹。

2. 2009 年 8 月 16 日晚，某变电站发生 10kV 开关柜故障，烧损多面开关柜。

10kV 农专Ⅰ线柜（开关、CT、静触头及套管、母排及相接铜排、母排套管、保护测控装置、屏顶小母线、电度表、二次控缆烧损；出线电缆头轻微灼伤）；

A相

B相

C相

开关

电缆头及CT

母线

10kV 下白货柜（母排、母排套管、静触头及套管、保护测控装置、屏顶小母线、电度表、二次控缆烧损；相接铜排、开关、CT、出线电缆头轻微灼伤）；

母排

保护及二次控缆

10kV 医院Ⅰ柜（母排、母排套管、静触头及套管、保护测控装置、屏顶小母线、电度表、二次控缆烧损；相接铜排、开关、CT、出线电缆头轻微灼伤）；

保护及二次控缆

母排

故障原因分析：10kV 农专Ⅰ线开关柜由于隔离插头接触不良，开关长期在满负荷运行，触头发热引起梅花触头的弹簧退火变形，失去弹性，造成该隔离插头接触电阻变大，运行中发热烧熔，烧损触头周围的绝缘件，最终绝缘击穿，造成触头相间短路故障。

加强检修维护管理

1. 开关柜检修重点对触头接触情况（有无过热变色的痕迹）、柜内电气主回路连接螺栓紧固、传动部件轴销的固定情况、机构辅助开关接触、操作机构手车轨道及闭锁装置部件是否有机械变形或损坏等情况等进行检查。对于变电站电容器组等操作频繁的高压开关柜要适当缩短巡视检查和维护周期。

2. 已运行的开关柜结合停电检查，开关柜底部以及柜与柜间孔洞是否封堵，有无小动物进入的可能。

3. 检修试验结束后，应重点检查开关柜有无遗留工具、物件以及试验用的短接线、接地线。

4. 由于 GGX2、XGN 等型号开关柜选用运行中易造成发热的旋转隔离开关(如 GN30-12 型隔离开关)， 应结合停电检查隔离开关触头（含弹簧）有无过热或烧损，重点为大电流开关柜（如主变进线柜、分段开关柜等）。

5. 对重负荷且无法开展测温的开关柜尽快安排停电检查，可选一、二座变电站尝试安装开关柜在线测温装置如：中科微声无线无源在线测温系统，测温传感器。

6. 结合停电检查开关柜各相带电体之间、相对地之间空气距离是否符合规范要求（10kV 开关柜的为 125mm）。

7. 结合停电检查开关柜的机械联锁，是否满足“五防”要求。检查开关柜内手车活门打开、关闭是否 灵活正常。