“分析及預(yù)防”高壓開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)熱隱患綜述綜述

1、 柜內(nèi)設(shè)備因運維、檢修問題導(dǎo)致發(fā)熱1.高壓開關(guān)柜出線室底板發(fā)熱導(dǎo)致電纜故障案例某llOkV變電站僅有1臺主變壓器。某日，報出“35kV母線接地”信號,檢查為A相故障；接著35kV出線PD線和PW線同時由過流I段保護動作跳閘。現(xiàn)場檢査設(shè)備，發(fā)現(xiàn)PD線開關(guān)柜后下門冒出黑煙，打開柜門，發(fā)現(xiàn)A相電纜終端嚴(yán)重?zé)龘p，電纜終端絕緣層幾乎被電弧完全燒熔，露出電纜內(nèi)部導(dǎo)體（見圖1)。經(jīng)用戶查線，PW線C相發(fā)生接地故障。專業(yè)人員檢査PD線開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備，除看到A相電纜終端嚴(yán)重?zé)龘p以外，其余無異常。柜內(nèi)無弧光短路跡象，電纜終端線夾無燒熔現(xiàn)象。圖1PD線開關(guān)柜A相電纜終端燒損情況在開關(guān)柜下面的電纜隧道內(nèi)，PD線A相電纜

2、穿板處，檢查發(fā)現(xiàn)有電弧燒穿的孔洞（見圖2)。發(fā)現(xiàn)PD線開關(guān)柜出線室底板是鐵板，PD線電纜分相穿過電纜孔，柜底兩塊鐵板之間沒有縫隙，相互重疊壓在一起，形成了閉合磁路(在A相電纜一側(cè)）。A相電纜終端流過大負(fù)荷電流時，形成閉合磁路的鐵板上有感應(yīng)電流，產(chǎn)生熱量對電纜終端的外絕緣構(gòu)成嚴(yán)重威脅。圖2PD線A相電纜穿板處的鐵板上有電弧燒穿的孔洞依據(jù)以上現(xiàn)象分析，PD線A相電纜終端，在穿板處受熱損傷，形成絕緣薄弱點，逐步發(fā)展到鐵板穿孔部位的絕緣被燒穿，A相電纜終端對柜底鐵板電弧放電，形成單相接地故障。發(fā)生故障時，由于系統(tǒng)B、C相對地電壓升高,PW線C相絕緣薄弱點擊穿而形成不同線路兩點接地短路，兩條線路保護裝置

3、同時動作跳閘。PD線A相電纜的絕緣薄弱點，可能是電纜敷設(shè)時的施工質(zhì)量或維護質(zhì)量問題。預(yù)防措施（1）規(guī)范電纜終端制作工藝，提高電纜終端制作質(zhì)量，杜絕“野蠻施工”。電纜分相穿過底板的敷設(shè)方式，開關(guān)柜出線室底部鐵板不允許形成閉合磁路。（2）開關(guān)柜出線室底板應(yīng)采用非導(dǎo)磁材料制作。（3）開關(guān)柜出線室的底板采用鐵板時，鐵板必須固定安裝，防止所留縫隙因變位形成閉合磁路。2.10kV高壓開關(guān)柜手車動、靜觸頭接觸不良發(fā)熱案例某日，晴，環(huán)境溫度25。某llOkV變電站10kV開關(guān)柜進行紅外測溫時，發(fā)現(xiàn)10kV甲開關(guān)柜前門處溫度達(dá)34.5(見圖3),當(dāng)時負(fù)荷電流350A。而乙開關(guān)柜在負(fù)荷電流330A的情況下，同一部

4、位溫度為28.4（見圖4),兩開關(guān)柜前門溫度相差6.1。圖3甲開關(guān)柜前門紅外測溫圖譜圖4乙開關(guān)柜前門紅外測溫圖譜隨后多次追蹤測溫，發(fā)現(xiàn)甲開關(guān)柜溫度持續(xù)升高，且比其他開關(guān)柜溫度偏高。2年后某日，晴，環(huán)境溫度30，負(fù)荷電流360A;檢測該開關(guān)柜前門處溫度最高為55：(見圖5)。將該開關(guān)柜后柜門拆掉進行測溫，發(fā)現(xiàn)手車母線側(cè)靜觸頭盒溫度最高為69.1(見圖6)。由此懷疑手車動、靜觸頭可能接觸不良。圖5甲開關(guān)柜前門紅外測溫圖譜圖6乙關(guān)柜母線側(cè)靜觸頭盒紅外測溫圖譜將手車?yán)灵_關(guān)柜外檢查，發(fā)現(xiàn)手車上、下動觸頭臂絕緣筒燒損變形，動觸頭基座復(fù)合材料已受熱損壞（見圖7)。圖7手車幵關(guān)受損情況經(jīng)母線停電檢查，發(fā)現(xiàn)故

5、障原因是靜觸頭座與母線連接固定螺栓松動，造成接觸不良導(dǎo)致發(fā)熱。故障部位首先起于靜觸頭座與母線排連接處，受熱傳導(dǎo)作用，造成動觸頭燒損。動觸頭上的壓緊彈簧受熱后逐步退火，緊固力下降，接觸電阻進一步增大，觸指局部燒熔。過熱的靜觸頭如圖8所示。圖8過熱的靜觸頭發(fā)熱缺陷應(yīng)有一個逐步發(fā)展的過程。長期的大電流作用，使原本較輕微的發(fā)熱逐步發(fā)展，使接觸電阻逐漸增大，形成惡性循環(huán)；如不能及時發(fā)現(xiàn)，將造成嚴(yán)重的設(shè)備事故。預(yù)防措施（1）堅持定期對開關(guān)柜內(nèi)主導(dǎo)流接觸部位進行紅外測溫。（2）斷路器手車?yán)龉裢鈾z修時，應(yīng)更換老化、疲勞的壓緊彈簧和銹蝕的螺栓，并采取防銹措施。（3）規(guī)范設(shè)備安裝調(diào)試工藝，保障手車動、靜觸頭接觸

6、行程符合標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備安裝調(diào)試時，必須測量動、靜觸頭接觸行程。（4）安裝調(diào)試和檢修時，應(yīng)測量手車動、靜觸頭接觸電阻符合規(guī)定。（5）利用母線停電機會，檢查各手車動、靜觸頭接觸行程，檢查靜觸頭座連接螺栓壓緊有無松動，及時發(fā)現(xiàn)并消除隱患。（6）開展開關(guān)柜運行溫度檢測，對溫度異常的開關(guān)柜強化監(jiān)測、分析和處理，防止導(dǎo)電回路過熱引發(fā)的柜內(nèi)短路故障。（7）開關(guān)柜內(nèi)有很多有機絕緣部件，受熱后絕緣性能會不可逆的逐步喪失，可能引起火災(zāi)。因此，其主導(dǎo)流接觸部位的最髙允許溫度、發(fā)熱缺陷定性方面的規(guī)定，應(yīng)與裸露的金屬導(dǎo)體的接觸部位最高允許溫度、發(fā)熱缺陷定性規(guī)定有區(qū)別。建議開關(guān)柜內(nèi)主導(dǎo)流接觸部位的最高允許溫度值、發(fā)熱缺陷定性

7、溫度值降低10。(8)制造廠應(yīng)嚴(yán)格把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，規(guī)范裝配工藝，特別要提高廠內(nèi)裝配質(zhì)量。所有螺栓的緊固力矩，應(yīng)作出明確規(guī)定并達(dá)到要求。3.高壓開關(guān)柜內(nèi)母線排與手車觸頭座接觸部位發(fā)熱案例某日，晴，高壓室內(nèi)環(huán)境溫度10。某llOkV變電站對10kV開關(guān)柜進行紅外測溫時，發(fā)現(xiàn)10kV1號主進線柜后門處溫度達(dá)34.8(見圖9),比其他開關(guān)柜柜體表面溫度髙出14.8，比環(huán)境溫度高24.8；1號主進線柜前門處溫度達(dá)27.0(見10)，比其他開關(guān)柜柜體表面溫度高出6.0，比環(huán)境溫度高17.0。由此分析1號主進線柜內(nèi)有發(fā)熱缺陷，具體發(fā)熱部位需要進一步查證。測溫時，10kV1主進線柜負(fù)荷電流1152A。圖91O

8、kV1號主進線柜后門處紅外測溫圖譜圖1010kV1號主進線柜前門處紅外測溫圖譜接著測量10kV1號主進線封閉母線橋（開關(guān)柜端）表面溫度達(dá)31.0(見圖11)，比其他開關(guān)柜柜體表面溫度高出與該開關(guān)柜后門處溫度相比低3.8，說明發(fā)熱點不在封閉母線橋，可能在開關(guān)柜內(nèi)手車動、靜觸頭及其母線排連接部位。3日后，10kV1號主進線柜停電檢查。將手車?yán)龉裢?，立即對手車進行紅外測溫（余溫），手車B相動觸頭整體溫度42.7(余溫）（見圖12)，B相動觸頭前部溫度為46(余溫)（見圖13)，手車母線側(cè)靜觸頭溫度為48.5(余溫）（見圖14),開關(guān)柜后的穿板套管處溫度39.2(余溫）（見圖15),在開關(guān)柜內(nèi)后部的

9、手車母線側(cè)靜觸頭盒附近的母線排溫度64.6(余溫）（見圖16)。由此證明手車動、靜觸頭接觸部位不是發(fā)熱點，開關(guān)柜后的穿板套管處也不是發(fā)熱點；1號主進線柜手車母線側(cè)靜觸頭座與母線排連接觸部位是發(fā)熱點。圖111OkV1號進線封閉母線橋表面發(fā)熱紅外測溫圖譜圖131號主進線柜手車B相動觸頭前部紅外測溫圖譜圖141號主進線柜手車母線側(cè)靜觸頭紅外測溫圖譜圖151號主進線柜后的穿板套管紅外測溫圖譜圖161號主進線柜后部的靜觸頭盒附近的母線排紅外測溫圖譜通過分析紅外測溫圖譜，可以清晰地看到10kV1號主進線柜體后部發(fā)熱。停電檢查時，發(fā)現(xiàn)主變壓器10kV1號主進開關(guān)柜后門內(nèi)B相母線排絕緣熱縮管因受熱燒開裂紋、變

10、黑，母線排與手車母線側(cè)靜觸頭座連接處螺栓松動，接觸不良，導(dǎo)致運行中發(fā)熱。預(yù)防措施（1）修改有關(guān)檢修維護規(guī)程，規(guī)范、完善設(shè)備檢修維護作業(yè)指導(dǎo)書，防止必要的作業(yè)流程被遺漏。（2）規(guī)范設(shè)備小修項目工藝，規(guī)定主導(dǎo)流部位螺栓緊固力矩。（3）除運維人員正常按周期對設(shè)備進行紅外測溫以外，在大負(fù)荷情況下應(yīng)進行有重點的測溫，檢修人員應(yīng)進行專業(yè)化的測溫。（4）開關(guān)柜內(nèi)鋁母線排更換為銅母線排。（5）高壓開關(guān)柜運行中，使用紅外熱成像儀測溫，只能對柜體外部檢測，很難直接發(fā)現(xiàn)發(fā)熱點，需要進行對比分析。對開關(guān)柜各部位檢測后，再與環(huán)境溫度對比，高出環(huán)境溫度較多，證明柜內(nèi)有發(fā)熱點。相同環(huán)境溫度下，負(fù)荷電流相差不大的各開關(guān)柜表面

11、溫度，若相差較多，溫度高的開關(guān)柜內(nèi)部有發(fā)熱點。對于有發(fā)熱現(xiàn)象的開關(guān)柜，可以在加強安全監(jiān)護的情況下，打開柜門進行測溫，檢查具體的發(fā)熱點。設(shè)備停電操作后，立即測量各部位的余溫，也是檢查具體發(fā)熱點的方法。4.10kV手車動觸頭壓緊彈簧損壞引起接觸部位發(fā)熱案例某日，晴，高壓室內(nèi)環(huán)境溫度14。某llOkV變電站對10kV開關(guān)柜進行紅外測溫時，發(fā)現(xiàn)10kV1號主進線柜后門處溫度達(dá)27.8，比環(huán)境溫度高13.8；1號主進線柜前門處溫度達(dá)26.0，比環(huán)境溫度高12.0。由此分析1號主進線柜內(nèi)有發(fā)熱缺陷，具體發(fā)熱部位需要進一步查證。測溫時，10kV1號主進線柜負(fù)荷電流1252A。經(jīng)專業(yè)人員檢查，判定開關(guān)柜母線室

12、、后下柜沒有發(fā)熱情況，手車A、B相母線側(cè)動、靜觸頭和A相下動、靜觸頭接觸部位發(fā)熱。開關(guān)柜停電檢查，將手車?yán)龉裢?，發(fā)現(xiàn)手車A相母線側(cè)（上部）動觸頭端部缺少1根壓緊彈簧，手車A相下動觸頭和B相母線側(cè)動觸頭導(dǎo)電桿絕緣護筒側(cè)各缺少1根壓緊彈簧(見圖17)。檢查手車靜觸頭情況時，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的靜觸頭盒內(nèi)遺留有脫落的壓緊彈簧（見圖18)。圖17手車動觸頭缺失壓緊彈簧情況圖圖18遺留在靜觸頭盒內(nèi)的壓緊彈簧檢查靜觸頭盒內(nèi)脫落的壓緊彈簧，發(fā)現(xiàn)彈簧有斷裂痕跡但沒有燒蝕情況。更換壓緊彈簧，消除缺陷，10kV1號主進線柜恢復(fù)運行正常。此后，利用停電機會進行隱患排查，共發(fā)現(xiàn)該變電站先后有7個10kV出線開關(guān)柜手車動觸頭壓

13、緊彈簧出現(xiàn)上述斷裂隱患（見圖19),由此判定屬于家族性缺陷。同一變電站、同一型號開關(guān)柜出現(xiàn)相同的設(shè)備隱患，應(yīng)該是壓緊彈簧質(zhì)量問題。由于手車在上次推入運行位置操作后，動觸頭壓緊彈簧斷裂，緊固力下降，觸指與靜觸頭的接觸壓力下降，接觸電阻進一步增大，接觸部位發(fā)熱。手車A相下動觸頭和B相母線側(cè)動觸頭導(dǎo)電桿絕緣護筒側(cè)壓緊彈簧斷裂，使動觸頭與手車導(dǎo)電桿之間發(fā)熱。手車動觸頭壓緊彈簧斷裂，可能造成10kV母線接地、弧光短路，也可能因手車動、靜觸頭放電拉弧而造成母線短路事故。該變電站10kV開關(guān)柜內(nèi)多次發(fā)生壓緊彈簧斷裂，均未造成事故，很值得慶幸。圖19斷裂的手車動觸頭壓緊彈簧預(yù)防措施（1）堅持定期對開關(guān)柜內(nèi)主導(dǎo)流接觸部位進行紅外測溫。（2）斷路器手車?yán)龉裢鈾z修時，應(yīng)更換