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隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，變配電裝置特別是成套開關(guān)柜的使用數(shù)量增長很快，尤其在城市電網(wǎng)中，成套開關(guān)柜因其功能齊全、占地少和建設(shè)工期短等優(yōu)點(diǎn)而被大量采用。其中，無油化的真空和六氟化硫斷路器成為首選元器件。成套開關(guān)柜的使用解決了不少用分散元件按傳統(tǒng)方法組裝無法實(shí)現(xiàn)的方案，而且安全可靠性大為提高，但運(yùn)行中也發(fā)生了一些事故，有的還造成了極其嚴(yán)重的后果。究其原因，很多是選型設(shè)計和制造方面的問題，也有運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)造成的。應(yīng)該從設(shè)計到選型以及從運(yùn)行到維護(hù)，要求對成套開關(guān)柜實(shí)施綜合治理，以便充分發(fā)揮成套開關(guān)柜的優(yōu)勢，從而提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。
1、成套開關(guān)柜在運(yùn)行中發(fā)生的主要問題
1.1絕緣方面
    由于臟污、潮濕甚至凝露等不良的運(yùn)行環(huán)境，使原有的戶內(nèi)10～35 kV開關(guān)柜的絕緣事故明顯增多。問題的嚴(yán)重性還在于發(fā)生這種絕緣事故后的切除時間相當(dāng)長，因而短路電流和短路電弧波及的范圍很大，搶修恢復(fù)困難，直接損失、間接損失都很大。
    江蘇省1992年11月兩個主力電廠在正常運(yùn)行中先后發(fā)生了嚴(yán)重的廠用電母線短路事故。由于6 kV進(jìn)線主斷路器被短路電弧燒壞或因低電壓閉鎖而拒動，使短路故障持續(xù)了很長時間，直到供給短路電流的高備變內(nèi)部損壞，重瓦斯動作使220 kV、110 kV側(cè)高壓斷路器跳閘才把故障切除。分析研究認(rèn)為，可能是老型號SN10-10Ⅲ少油斷路器的相間環(huán)氧玻璃鋼支撐板爬電距離太小，大約只與相間的空氣絕緣距離相等，在表面積灰臟污和可能受潮時，由于爬電發(fā)展而最終形成短路。另一種改型的SN10-10Ⅲ型少油斷路器觸臂的相間支撐棒加工粗糙，脫模線明顯，也可能是一個絕緣簿弱環(huán)節(jié)。
    近年來，35 kV開關(guān)柜在霉雨季節(jié)的放電事故也時有發(fā)生，特別是有些老型號開關(guān)柜的支持絕緣子和隔離開關(guān)瓷瓶的瓷裙既小又少，爬電比距只有1.0左右。1998年6月江蘇省某變電所就發(fā)生了一次由此而導(dǎo)致的35 kV開關(guān)柜濕閃事故，還有一個變電所發(fā)生過手車式開關(guān)SN10-35因絕緣拉桿濕閃而造成短路的事故。
    另一類事故是由元件絕緣本身質(zhì)量低劣造成的。例如環(huán)氧澆鑄件特別是環(huán)氧電流互感器因原材料質(zhì)量和制造工藝不良，內(nèi)部存有較多氣泡，在運(yùn)行中局部放電發(fā)展使老化加劇，最終導(dǎo)致放電事故。有些開關(guān)柜的環(huán)氧流變與斷路器安裝在同一個間隔內(nèi)，一旦發(fā)生事故，本間隔斷路器即使動作也不能切除故障，只有等母線的進(jìn)線斷路器在數(shù)秒后動作才能把故障切除。
    此外，小動物引發(fā)的絕緣事故也不能忽視。某電廠曾統(tǒng)計過1990年前后共十余年的廠用電系統(tǒng)事故，約有40%是由于小動物引起的。另有一個電廠在較短時期內(nèi)先后發(fā)生兩次廠用電系統(tǒng)短路事故。第一次因短路持續(xù)時間長燒損嚴(yán)重而沒有找到事故的確切原因，第二次很快查明事故起因是老鼠所為。成套開關(guān)柜的封閉等級至少為IP2X，電纜引出孔定要堵牢，任何部位都不能留有大于12.5 mm的孔洞。
1.2導(dǎo)電回路故障
    導(dǎo)電回路故障也是成套開關(guān)柜的一種災(zāi)難性事故，其后果往往十分嚴(yán)重。問題的復(fù)雜性在于目前尚無有效手段監(jiān)視和預(yù)報。導(dǎo)電回路故障大多發(fā)生在各連接處（包括固定連接和動靜觸頭連接），有的設(shè)備雖然銘牌額定電流選得相當(dāng)大，而實(shí)際工作電流不大，好象留有很大裕度，但是導(dǎo)電回路的接觸不良和發(fā)熱現(xiàn)象是惡性循環(huán)，如不能及時發(fā)現(xiàn)和制止，最終將會釀成事故。
    運(yùn)行實(shí)踐證明，由于觸頭接觸不良導(dǎo)致成套開關(guān)柜導(dǎo)電回路事故的次數(shù)較多。從理論上分析，成套開關(guān)柜的上下兩個接插件相當(dāng)于閘刀水平運(yùn)動的兩把隔離開關(guān)，如果設(shè)計和選型良好，制造工藝可靠，裝到位，應(yīng)該是可以保證安全運(yùn)行的。但在實(shí)際運(yùn)行中由于觸頭接觸不良發(fā)生的事故卻占很大的比例，例如某市供電局從1993年至今，10kV配電系統(tǒng)7次開關(guān)柜事故中因?qū)щ娀芈芬l(fā)的就有5次（包括接插頭接觸不良2次，分支母線與主母線連接處搭接面設(shè)計不當(dāng)1次，ZN28斷路器軟連接處接觸不良1次，固定柜隔離刀閘樁頭接觸不良1次），另外雷擊和濕閃各造成1次事故。影響較大的如1997年32月17日某220 kV變電所10 kV母線事故，故障開關(guān)柜系引進(jìn)BBC技術(shù)生產(chǎn)的BA1型成套柜，正常運(yùn)行中由于B、C相動靜接插頭接觸不良發(fā)熱，使觸頭熔化，造成弧光短路并引發(fā)火災(zāi)事故。再如1998年7月某35kV變電所的JYNl-35型開關(guān)柜發(fā)生了一次短路事故，開始時是將正常運(yùn)行的手車柜停電，然后把手車退到試驗(yàn)位置進(jìn)行檢修，工作完畢后手車再次推到運(yùn)行位置，但斷路器合閘送電后立刻就發(fā)生了相間短路，由上級開關(guān)跳閘才切除故障。事后檢查發(fā)現(xiàn)下部三相接插頭尤其是B相燒損最嚴(yán)重，分析認(rèn)為很可能是接插頭嚴(yán)重松動，經(jīng)操作后甚至有一相處于似接非接狀態(tài)，當(dāng)流過負(fù)荷電流時，接觸不良繼而發(fā)生打火，很快短路，與斷路器在合閘狀態(tài)的手車推人工作位置發(fā)生事故的性質(zhì)相同。
1.3機(jī)械故障
    由于開關(guān)柜的機(jī)械傳動和閉鎖環(huán)節(jié)較多，發(fā)生故障次數(shù)多，故障類型也多。多發(fā)的是操動機(jī)構(gòu)的故障，包括電氣回路各元件及其連接等各個環(huán)節(jié)，電磁機(jī)構(gòu)的分、合閘，彈簧操動機(jī)構(gòu)儲能電機(jī)的機(jī)械、電氣方面的缺陷以及儲能、分閘、合閘結(jié)構(gòu)方面的簿弱環(huán)節(jié)。還有斷路器本體的緩沖和導(dǎo)向不良造成的事故。機(jī)械故障多數(shù)會導(dǎo)致拒動或誤動，但一般來說直接損失較小，恢復(fù)處理也比較容易。
1.4元器件缺陷尤其是真空滅弧室漏氣
    元器件故障率最高的是中壓真空斷路器滅弧室的漏氣缺陷。1997年有個新投運(yùn)變電所的10臺真空斷路器預(yù)防性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有9個滅弧室漏氣，制造廠及時給予更換，并承諾如再有不正常漏氣將給以賠償。1997年9月江蘇省某220 kV變電所的ZN23-35真空斷路器本身在開斷電容器組時發(fā)生三相短路事故，而電容器組卻安然無恙，這顯然不是真空斷路器分閘電容器組時產(chǎn)生過電壓的問題，很可能是真空滅弧室的質(zhì)量問題。
2、成套開關(guān)柜綜合治理措施
2.1重視產(chǎn)品的選購
    選用成套開關(guān)柜時不僅要注重產(chǎn)品是否已通過型式試驗(yàn)考核，還應(yīng)考察廠家的質(zhì)量保證體系和生產(chǎn)加工工藝，要重視其產(chǎn)品的使用業(yè)績。產(chǎn)品的選購是日后能否安全運(yùn)行的第一道關(guān)口，一定要嚴(yán)格把關(guān)，嚴(yán)防有先天缺陷的設(shè)備流入電網(wǎng)。
2.2產(chǎn)品的絕緣性能要符合運(yùn)行的環(huán)境條件
要使產(chǎn)品的絕緣性能保持在良好的水平上，應(yīng)綜合考慮空氣絕緣距離、組合間隙配置、絕緣子爬電距離和有機(jī)絕緣材料材質(zhì)等問題。運(yùn)行環(huán)境較差時，可根據(jù)“10 kV高壓開關(guān)柜全工況絕緣驗(yàn)證及改進(jìn)”的研究成果進(jìn)行選型或改造。
    IEC694 (1996)《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》和DL/T593-1996《高壓開關(guān)設(shè)備的共用訂貨技術(shù)導(dǎo)則》都指出，在所指定正常條件下偶爾會產(chǎn)生凝露，因此可采取下列措施以維持設(shè)備的正常運(yùn)行：①為使產(chǎn)品能耐受濕度和偶爾凝露的影響，可采用按此條件設(shè)計和試驗(yàn)的戶內(nèi)開關(guān)設(shè)備，或使用戶外型開關(guān)設(shè)備；②如不采用凝露型設(shè)備，則必須考慮改善環(huán)境的措施，如采用特殊設(shè)計的建筑物或小室，進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐L(fēng)吸潮或加熱，或采用空調(diào)、消濕措施以防止凝露。
    要重視絕緣件的選用和試驗(yàn)驗(yàn)證，廠方要保證環(huán)氧澆鑄件的質(zhì)量和工藝，環(huán)氧流變不應(yīng)與斷路器布置在同一間隔，35 kV的環(huán)氧流變和壓變要按規(guī)定進(jìn)行局部放電檢測。
2.3采取措施保證導(dǎo)電回路可靠運(yùn)行
    要保證成套開關(guān)柜的加工工藝，保證開關(guān)柜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固和加工尺寸的準(zhǔn)確，接插觸頭要求對接良好，且能經(jīng)受長期運(yùn)行和多次反復(fù)操作的考驗(yàn)，試驗(yàn)位置和工作位置要有明確指示，投運(yùn)前在現(xiàn)場要多次進(jìn)行實(shí)際操作驗(yàn)證，對于額定電流較大的開關(guān)柜，在出廠前還應(yīng)逐個進(jìn)行溫升試驗(yàn)。
2.4提高開關(guān)柜的機(jī)械可靠性
    首先應(yīng)重視設(shè)備的設(shè)計和選型，要選用手車操作輕便靈活和防誤操作功能可靠的開關(guān)柜。對斷路器宜優(yōu)先選用機(jī)構(gòu)一體化的形式，減少機(jī)構(gòu)連接，提高可靠性。
2.5直流操作電源問題
    在運(yùn)行中由于失去直流電源而導(dǎo)致事故擴(kuò)大的事例很多，損失比較慘重。要重視直流電源及各級熔絲的合理配置，要使二次回路的配置能避免受到一次設(shè)備發(fā)生短路時電弧的影響。
2.6進(jìn)一步開展科學(xué)研究
    一方面要研制性能可靠結(jié)構(gòu)簡單的成套開關(guān)柜，既要造好用好已經(jīng)定型的開關(guān)柜，還應(yīng)開發(fā)性能更可靠、操作更簡便的新型開關(guān)柜。另一方面，要研究采用有效的預(yù)報監(jiān)視設(shè)施和快速的保護(hù)裝置，力求及時監(jiān)測到不正常情況。在萬一發(fā)生事故時能盡快切除故障，把影響范圍限制到最小。有些方法可以推廣，華能電廠的6 kV廠用開關(guān)柜是前蘇聯(lián)的產(chǎn)品，在每個開關(guān)柜的排氣通道上都設(shè)有一個行程開關(guān)，一旦某個開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生故障，在排氣的同時該行程開關(guān)動作，并指令上級開關(guān)跳閘，及時切除故障。該電廠近幾年來已發(fā)生3次開關(guān)柜短路事故，均因該裝置正確動作而很快被切除，搶修恢復(fù)比較容易。
    也有的單位研究并采用新的繼電保護(hù)方案，使開關(guān)柜內(nèi)部故障的切除時間縮短到0.3～0.5s。同時也要注重運(yùn)行環(huán)境的改善，讓設(shè)備運(yùn)行在合適的環(huán)境中，以小的投資改善開關(guān)室來保證開關(guān)柜的可靠運(yùn)行。
總之，要從設(shè)計、制造、運(yùn)行維護(hù)及繼電保護(hù)等各方面對成套開關(guān)柜采取綜合治理措施。除了要求制造廠提供精品把好質(zhì)量關(guān)外，在運(yùn)行中要根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合自己和兄弟單位的經(jīng)驗(yàn)，采取合理而有效的措施，把事故和故障限制到最少，萬一發(fā)生事故時，要努力減少波及范圍，提高開關(guān)柜整體的運(yùn)行水平。
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