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1、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。一、下面列举几种类型的开关柜事故（故障）案例：（一） 开关柜防爆性能不足或防误性能不完善， 危及人身安全；由于开关柜防爆性能不足或防误性能不完善，近几年省内外发生多起人身伤害事件，以下列举四起事故：1. 2006 年 2 月 24 日，某 220kV 变电站 10kV 高压
2、开关柜（ GGX2 型）由于馈线故障，开关发生拒动，运行人员在处理开关拒动过程中，当拉开开关，确认开关位置指示处于分闸位置后，操作拉开隔离刀闸时，发生弧光短路，造成 2 人重伤 1 人轻伤。事故后现场检查发现：该开关操作机构 A 、 B 相拐臂与绝缘拉杆连接处松脱，造成A 、 B 相主触头未分开，在操作拉开隔离刀闸时发生弧光短路。由于 906 柜压力释放通道设计不合理，下柜前门强度不足，弧光短路时被电弧气浪冲开，造成现场人员被电弧灼伤。开关柜的上述问题是人员被电弧灼伤的直接原因。2. 7 月 1 日，某单位发生一起因变电运行人员擅自打开10千伏开关柜柜门，误碰带电部位造成的人身触电死亡事故。设
3、备缺陷是事故发生的又一间接原因。由于 6522A 相刀闸动触头绝缘护套老化，松动后偏移，刀闸断开时护套卡入动触头与刀闸接地侧的静触头之间， 造成刀闸合闸时卡涩合不上。 且该 GG 1A 型高压开关柜系 60 年代设计的老旧产品， 96 年生产， 97 年投运；原安装有机械程序防误锁，于 2002 年改造为微机防误装置，由于此型号的高压开关柜原设计不完善，不能实现线路有电强制闭锁。3. 2009 年 9 月 30 日，某 220kV 变电站发生一起10kV 开关柜内部三相短路，电弧产生高温高压气浪冲开柜门，造成 2 名在开关柜外进行现场检查的运行值班员被电弧灼伤， 其中 1 人于 10 月 1
4、日死亡。4. 2010 年 8 月 19 日， 8 月 19 日，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 （见附图 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
5、感器9511 小车后， 10 千伏避雷器仍然带电（见附图 2）。变电站运行人员按照工作票要求，拉由10千伏I段母线设备问 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 压互感器柜悬桂“在此工作”标示牌，在左右相邻柜门前后各桂红布 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（见附图3）,施工人员在工作过程中，触碰到
6、带电的避雷器上部 接线桩头，造成人员触电伤亡。图1 :国网典设图 （工程设计图）附图2附图3:厂家实际接线图千伏I段母线电击处 避雷器分士一 = 小车已拉出（9511）11 $杀卓_1。千伏电压互感器I a（小车抻出后不带电）现场示意图（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曲线间隔共有负荷电 流流过的33或39个接（触头），小车移动式开关柜每个进曲线间隔 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
7、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。开关柜无线无源测温中科微声测温传感器WD/N2. 2009年
8、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、出线电缆头轻微灼伤）母排套管、保护测控装置、屏顶小母线、电度表、二次控缆烧损;A相10kV下白货柜（母排、母排套管、静触头及套管、保护测控B电缆头及CT装置、屏顶小母线、电度表、二次控缆烧损;目接铜排、开关、CT、保护及二次控缆出线电缆头轻微灼伤）C10kV医院I柜（母排、母排套管、静触头及套管、保护测控装CT、出线电缆头轻微灼伤）置、屏顶小母线、电度表、二次控缆烧损；相接铜排、开关、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
9、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。2. 2010年8月12日某变电站#1主变低压侧631开关因发热 造成开关柜内部三相短路烧毁。初步分析是：1#主变10kV侧631手车开关柜内断路器 A相 母线侧梅花插头（上侧）与静触头间接触不良发热，最终发展成梅 花插头对静触头电弧放电，导致真空断路器铜触指严重烧损，散热 件熔化，穿墙套管烧毁并产生大量的含有金属离子、碳合物的烟气，造成母线三相对地短路（见附图）。1#变/断路卷 触指的 烧损。开关柜接线图3. 2006年3月8日，
10、某单位在处理某变电站#1主变10kV侧61A3刀闸缺陷时发现：、61A3刀闸断不开，外观检查静触指存在局部过热痕迹。 、#1主变10kV侧61A1刀闸下断口 A相丢掉两只静触指，静触头夹紧弹簧有过热的痕迹，C相静触头夹紧弹簧有过热的痕迹（有三只弹簧熔在一起），C 相支柱绝缘子上有被热气薰的痕迹。、10kV分段回路6001刀闸下断口 C相丢掉一只静触指，静触头夹紧弹簧有过热的痕迹（有一只弹簧熔在一起），上断口也存在类似的问题。该变电站该段母线的开关柜型号为 GGX2, 61A1、61A3刀闸和10kV 分段回路6001刀闸均为户内高压旋转式隔离开关，型号均为 GN30-10 , 4s 热稳定电流
11、均为 40kA,额定电流：3150A （61A1、61A3刀闸）、2000A （6001 刀闸）。动静触头过热的原因分析：这种刀闸合闸时，静触指与静触座间有间隙， 接触的点、面少，在通过大电流时，固定静触指与夹紧弹簧的螺栓和夹紧弹 簧参与分流、导电，造成有些螺栓烧断（静触指丢落的原因）和夹紧弹簧过 热退火，也造成动、静触头接触不是很好，造成动静触头局部过热、熔焊。图161A1刀闸C相触头的过热情况图2 61A1刀闸A相触头的过热情况图3 10kV分段回路6001刀闸的过热情况图4 丢落的静触指和烧断的固定静触指、夹紧弹簧的螺栓（三）小动物进入开关柜引起短路故障2006年9月14日，某单位某变电
12、站#1主变后备保护动作，跳 三侧开关。检查发现，10kV开关室烟雾弥漫，10kVI、II段母线联 络柜内6001刀闸与10kV母联600开关之间连接线发生相间短路， 10kVI、II段母线联络柜下柜门被冲开，下柜门上的观察窗与、断路 器前柜门上电磁锁被高温熔化，后柜门下方被电弧烧个洞。10kVI、II段母线联络柜底部有只毛烧光的死老鼠，隔壁柜（备用柜）底部 电缆孔洞未封堵（该开关柜原为运行间隔，配网调整间隔，该柜内 电缆调到其它开关柜，电缆抽走后孔洞未封堵），10kVI、II段母线联络柜与隔壁柜间的接地铜排穿孔未封堵。故障原因分析：老鼠从隔壁柜电缆孔进入，再经 10kVI、II段 母线联络柜与
13、隔壁柜间的接地铜排穿孔爬到10kVI、II段母线联络柜，老鼠活动时引起短路。（四）开关柜内组件绝缘爬距或绝缘距离不足引起开关柜故障早期投运的开关柜支持瓷瓶及电流互感器等的外绝缘爬距较 小，当运行中绝缘表面由现凝露或有污秽时，系统中由现不高的过 电压或运行电压下发生绝缘件沿面闪络。还存在对地和相间距离不 够，在系统单相接地谐振或雷电等过电压情况下，直接造成对地或相间击穿。福建省电力有限公司户内交流金属封闭高压开关柜订货技术规范 （闽电生产 2008 480 号）高压开关柜中各组件及其支持绝缘件的外绝缘爬电比距（即高压电器组件外绝缘的爬电距离与额定电压之比）相应值的应用范围应不小于 18mm/kV
14、 。单纯以空气作为绝缘介质的开关柜，柜内各相导体的相间与对地距离、手车开关隔离触头与静触头绝缘护罩的净空气距离、相间隔板与绝缘隔板的净空气距离： 12kV 为 125mm ， 40.5kV 为 300mm 。户内交流高压开关柜订货技术条件 （ DL 404-1997 ）规定：在金属封闭式高压开关柜中，凡采用非金属制成的隔板来加强相间或相对地间绝缘时， 7.212kV 高压带电裸导体与该绝缘板间还应保持不小于 30mm 的空气间隙； 40.5kV ，保持不小于 60mm 的空气间隙，且为阻燃材料制成。2008 年 9 月 6 日，某变电站#1 主变差动速断动作跳闸。从现场检查分析认为： #1 主
15、变中压侧 33A 开关柜过压保护器的 A 、 B 相跳线（从固定铝排引至过压保护器的连接铜线）过长，跳线弯曲弧度较大， A 、 B 相跳线同时侧向绝缘隔板，其跳线与绝缘隔板的电气距离（最小处）仅5cm 左右。 A 、 B 相跳线之间的绝缘仅通过绝缘隔板隔离，长时间运行中造成 A 、 B 相跳线对绝缘隔板放电，绝缘档板被碳化后，绝缘破坏并击穿，引起A 、 B 相短路。A相B相（五）开关柜组件质量（如过电压保护器、传感器等）劣引起开关柜故障1. 9月30日8时31分，某变电站10kV中亭I线633开关因 过流I段保护动作跳闸。现场检查10kV中亭I线633开关柜内过电 压保护器A、B相爆炸，该开关柜前柜门下柜门被冲开，前柜门中 柜门（断路器前门）轻微
