淺談10kV XGN型開關柜內設備在運行中的注意問題

袁文廣

摘 要：針對10kV XGN型柜內出現GN30刀閘對地閃烙，并迅速發展為三相接地、短路造成開關柜爆炸的事故和GN30刀閘靜觸頭支持瓷瓶有裂紋、運行中ZN28-12斷路器出現拒動提出10kV XGN型柜內設備在動作中的注意問題。

關鍵詞：發熱；斷裂；巡視；拒動

中圖分類號：TM591 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0154-02

引言

在早期的變電站10kV開關柜一般采用XGN型開關柜，同時開關柜內配備了ZN28-12斷路器和GN30刀閘等。由于小車式開關當時的價格比較昂貴，所以ZN28-12型斷路器廣泛應用。由于該設備已經有較長的運行年限，在運行中經常存在開關柜內的設備發熱和支柱瓷瓶斷裂，甚至造成接地、短路爆炸的事故。運行中ZN28-12斷路器出現拒動造成擴大事故，所以我們必須在日常巡視中把設備的安全隱患發現出來，及時消除或隔離，防止設備事故發生，保證系統安全運行。

1 XGN型開關柜內設備發熱產生的主要原因及防范措施

1.1 基建及施工遺留的故障隱患

在變電站建設施工或改造過程中，由于施工及安裝時斷路器、刀閘兩側的連接銅排制作時接觸面不平整和有磨損，造成接觸電阻增大，各連接部分的螺栓沒有嚴格按要求進行力矩緊固造成接觸電阻增大。

1.2 設備額定容量和產品設計滿足不了實際要求

GN30刀閘因設計和質量上存在缺陷觸指與靜觸頭座接觸不良導致發熱，旋轉刀瓷套瓷質強度不足，在較高溫度下容易破裂，引起對地閃絡，最終引發三相短路。由于早期時候10kV負荷不高，當時用的早期生產的GN30刀閘額定電流為3150A的刀閘已經滿足現在運行的要求，刀閘不會出現發熱的現象。由于負荷日漸增多原有的刀閘再也不能滿足要求。刀閘長期在大電流的作用下造成發熱。鑒于早期生產的GN30刀閘，其觸指為活動式存在嚴重的缺陷，現已停止生產。該型產品已多次出現觸頭發熱及套管破裂等產品質量問題。

1.3 防范措施

施工遺留的問題只能夠在設備檢修中通過重新按要求進行裝接，在裝接過程中必須嚴格按照規范進行防止同類問題發生。對于存在設計缺陷刀閘（如圖1）建議逐步安排更換新型GN30刀閘（如圖2），刀閘應滿足U型觸指改為固定結構、分體式設計，U型觸指與靜觸頭座通過螺栓連接固定，可以較好消除接觸半球的發熱缺陷，更方便調整，能保證觸指與動觸頭間的線接觸技術要求。更換容量大的刀閘和加強XGN開關柜巡視工作，特別注意以下項目：（1）檢查確認刀閘觸指與觸頭接觸良好；（2）檢查柜內導電排搭接處、刀閘導電管與觸指接觸是否發熱，及時消除發熱缺陷。加強測量工作，在日常巡視中我們只能通過觀察開關柜內設備的試溫蠟片有無熔化或用紅外線測溫儀測量設備有無發熱。由于用紅外線測溫儀測量是要打開開關柜觀察玻璃窗進行測溫的。這樣的測量溫度存在一定危險，萬一在測溫過程中設備爆炸，會對人身造成很大的傷害。為了降低對人身的傷害，我們可以將原來的玻璃更換成防爆和可以透紅外線的玻璃。如果條件允許的，可以加裝在線測溫裝置。當測量設備的溫度較高時我們應該根據當時的負荷情況判斷發熱的原因。

圖1 GN30早期刀閘

圖2 GN30后期不閘

2 XGN型開關柜內設備支柱瓷瓶破裂原因及防范措施

2.1 原因

2.1.1 瓷瓶破裂的原因主要是由于ZN28-12斷路器是采用CT19型彈簧操作機構，斷路器分閘過程中產生很大的振動力。

2.1.2 瓷瓶長期在高溫的環境下使機械應力降低。

2.1.3 GN30刀閘母線側靜觸頭支持瓷瓶接線處與銅排水平面相差太大，而又利用支柱瓷瓶受過大的拉力而斷裂。GN30刀閘結構特點決定其靜觸頭支持瓷瓶在刀閘分、合閘操作時均承受較大沖擊力，加上瓷瓶強度不足，在操作沖擊應力累積效應影響下出現暗傷或裂紋，在長期受大電流電動力震動下和開關分合振動造成最終加大了裂紋開裂程度。嚴重時可能會造成接地，短路故障。

2.2 防范措施

2.2.1 在日常巡視中對各瓷瓶應認真檢查，主要檢查GN30刀閘母線側靜觸頭支持瓷瓶，特別對電容開關柜內設備進行著重檢查。在檢查前要向調度申請退出電容單元的AVC控制功能，防止工作人員在進入高壓室工作過程中電容斷路器突然分合閘時瓷瓶斷裂引起接地、短路造成開關柜爆炸的事故和人身傷亡事故。

2.2.2 對于受過大應力的瓷瓶和存在發熱缺陷的刀閘及時安排設備停電檢修和處理。

2.2.3 采用高強度的瓷瓶絕緣套管，提升瓷套受溫能力和加強瓷體剛度。

2.2.4 在每次操作前及操作后，運行人員需仔細檢查GN30刀閘瓷瓶有無裂紋和觸頭、觸子接觸良好。

2.2.5 運行方式轉變，負荷電流發生增加時，要求運行人員應在當天負荷高峰期安排特巡，檢查大電流GN30刀閘瓷瓶有無裂紋和發熱現象。

2.2.6 對大電流GN30刀閘，要求縮短巡視周期。

2.2.7 要求廠家將拆下的瓷瓶送具備資質的鑒定機構進行鑒定，如果瓷瓶強度不滿足使用要求，則對同批次瓷瓶進行整改及更換。

2.2.8 對大電流GN30刀閘的柜體進行加裝風扇冷卻裝置。

3 ZN28-12斷路器拒動原因及防范措施

（1）ZN28-12斷路器拒動主要是當設備發生故障后開關保護拒動和斷路拒動、在斷路器正常分合時拒動。在運行中ZN28-12斷路器由于操作比較頻繁造成機構部件磨損、變形，所以斷路器彈簧操作機構故障拒動是最為常見的。

（2）ZN28-12斷路器發生拒動時我們應該根據各保護裝置動作情況和后臺監控機相關信息判斷是保護故障還是斷路器機構故障。當10kV線路發生故障保護或斷路器拒動都會造成越級跳閘，我們在處理事故的過程中必須找出故障線路將它隔離然后恢復其他正常設備的送電，最后通知相關專業的檢修班組處理。在操作斷路器發現拒分、拒合時我們應該根據現場的實際情況進行判斷。斷路器拒分原因和判斷方法：檢查斷路器的控制電源空氣開關是否跳閘或接觸不良；檢查分閘線圈兩端的直流電壓是否過低；檢查斷路器跳閘回路是否完好，如果在斷開斷路器時跳閘鐵芯正常動作而斷路器拒分說明是斷路器機構部分存在故障；如果斷路器能夠在機構進行手動分閘說明是電氣二次的回路故障。斷路器拒合原因和判斷方法：檢查斷路器的控制電源空氣開關是否跳閘或接觸不良；檢查斷路器的合閘線圈兩端的直流電壓是否過低；檢查斷路器的合閘回路是否完好，如果在合上斷路器是合閘鐵芯正常動作而斷路器拒合說明是斷路器機械故障；如果斷路器能夠在機構進行手動合閘則說明是電氣二次回路故障。在巡視中可以通過檢查繼電保護是否正常和后臺監控機有無異常信號，檢查斷路器機構分合指示與電氣指示是否一致，儲能是否正常。斷路器機構在分合過程中有無異響，開關柜內有無相關部件的丟落。同時通過在設備二次定檢和一次設備檢查維護中及時發現問題排除安全隱患。

4 結束語

隨著科技發展XGN型開關柜設備由于操作繁瑣、運行維護量大、占用的空間大、開關拒動的情況經常出現，同時發熱情況也比較多。所以現在的變電站10kV設備一般采用KYN型開關柜和小車式開關了。但是為保證XGN型開關柜設備在沒有到報廢的年限里能夠安全運行，我們除了在開關檢查維護中對設備進行維護發現問題外，還要在巡視過程中及時發現設備的安全隱患，采取措施及時處理杜絕隱患，保證電網的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]李銅，李江波，王書平.高壓開關柜柜內設備紅外測溫技術示范研究[J].現代工業經濟和信息化，2016（15）：39-40.

[2]梁遙，王虎，趙軍，等.配網開關柜接線樁頭在線測溫技術的研究[J].科技創新與應用，2016（3）：47.

[3]潘廣賢.高壓開關柜接頭發熱原因分析及預防[J].科技創新與應用，2012（01）：84.22頁

[4]陶小林，楊楊.淺談房屋建筑結構設計中的應用優化技術[J].科技創新與應用，2013（16）：264.endprint