10kV中置式開關柜質量問題及防治措施

劉文婷 張娜

摘 要：本文總結了近期10kV中置式開關柜在現場安裝及驗收投產階段發現的較為重大的質量問題，從非金屬材料的阻燃，功能隔室和泄壓通道的分隔，手車和接地開關的電動操作等幾個方面討論開關柜常見的質量問題及其帶來的安全隱患；從完善技術協議條款，注意廠家圖紙確認以及加強出廠監造和現場驗收等幾個方面提出了問題的防治措施，為開關柜在投產后的安全可靠運行提供有力保障。

關鍵詞：開關柜；質量問題；防治措施

中圖分類號：TM564 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）22-0136-02

金屬鎧裝中置式開關柜目前廣泛應用于廣州電網的10kV電壓等級，根據變電站程序化操作的要求，斷路器手車（含隔離手車）和快速接地開關具備遠程（電動）操動功能的開關柜正在廣州電網大范圍推廣使用。為了實現“零缺陷”投產的質量目標，廣州電網安排了較為嚴格的開關柜出廠監造見證和投產前質量驗收，發現了開關柜在安裝階段的較多質量問題和安全隱患，其中以下幾點問題值得重視。

1 非金屬材料的阻燃問題

在實際運行中，故障柜著火波及到相鄰柜，甚至發生整段母線“火燒連營”的現象并不少見[1-2]。造成火災范圍擴大的原因固然有開關柜彼此相鄰布置以及主母線和二次電纜等相互聯通等天然因素，但應用材料和部件的阻燃性能不佳甚至易燃，則是火焰傳播和事故范圍擴大的主要幫兇。

GB/T 11022—1999條款5.17規定“應該在材料的選擇和零部件的設計上，使得因開關設備和控制設備中的事故過熱而引發的火焰在傳播時受到阻止”。DL/T 593—2006條款5.17規定：“在產品的性能要求使用易燃材料時，如可能，其設計應考慮能夠阻燃”。上述標準雖然提出了開關柜材料和零部件應阻止事故火焰傳播的要求，但未明確阻燃級別和具體范圍，在訂貨采購以及安裝驗收階段難以對開關柜內材料和部件的阻燃性能進行要求和檢驗，尤其在當前開關柜采購價格大大降低的市場環境下，更難保證材料的阻燃性能滿足實際需求，為開關柜投產后運行帶來安全隱患。

在訂貨技術協議書中有必要對關鍵材料和部件的阻燃性能進行明確要求：靜觸頭活門采用阻燃絕緣材料，對于使用塑料和其他非金屬材料制作的設備或部件，包括環氧樹脂澆鑄式電流互感器、電壓互感器、支柱絕緣子及母線套管，絕緣活門及隔板，母線熱塑材料及母線接頭盒，所有二次端子，絕緣導線等所用絕緣材料均應按GB/T 5169-2008《電工電子產品著火危險試驗》第16部分： 50W水平與垂直火焰試驗方法進行燃燒試驗，并符合水平燃燒試驗HB類別要求及垂直燃燒V-0類別要求，投標時需要提交由國家級試驗認證單位出具的試驗報告。

在驗收階段有必須要對關鍵材料和部件的阻燃性能進行檢驗，為了便于現場實施，驗收人員根據GB/T 5169-2008垂直燃燒V-0類別的試驗方法簡化了試驗，即現場采集樣品，利用打火機點燃后移開，模擬進行水平燃燒或垂直燃燒，試驗樣品余焰在10s內熄滅就可以認為阻燃滿足要求。

2 功能隔室和泄壓通道的分隔問題

2.1 功能隔室

近期驗收過程中發現較多開關柜內功能隔室之間不正常開孔等情況，比如母線室和斷路器室之間的靜觸頭座開孔和母線室與電纜室之間的隔板采用格柵等。無論是開孔和格柵，其意圖都是增加柜內通風通道，使開關柜溫升滿足協議要求，但上述做法存在安全隱患，并不可取。

當開關柜斷路器發生故障時，如觸頭發熱導致的短路故障等，如果靜觸頭座開孔，故障引起的濃煙或弧光將波及到運行中的母線室，從而波及整段母線，擴大事故范圍。同樣，當電纜頭發生短路故障而燃弧時，采用格柵式隔板也存在將事故擴大到母線室的問題。

南方電網開關柜通用技術協議5.2.1.3中規定“高壓開關柜具有功能分隔室，包括母線室、斷路器室、電纜室、控制儀表室等，各室之間的防護等級應不低于IP2X，各室對外的防護等級應滿足DL/T404的規定，且不能低于IP4X。運行連續性的喪失類別為LSC2B。各功能室及各個回路的單元功能室均采用接地的鋼板分隔，互不干擾，不能采用有機絕緣隔板，也不能采用網孔式或柵欄式隔板。隔板等級為PM級?！遍_關柜內功能隔室間的開孔如靜觸頭座處的孔洞，基本滿足IP2X的防護等級要求，即可以防止大于12mm的固體物體侵入。但此處開孔不能滿足將內部故障限制在本隔室內的要求，即條款5.2.1.3“若隔室內發生短路故障而燃弧時，……，同時將內部故障限制在本隔室內”的要求。

事實上，由于廠家解釋這些開孔主要用于加強通風，而根據DL/T404-2007條款5.102.5“通風通道和通風口的布置和防護應具有與外殼相同的防護等級”，各室之間的通風口的防護等級應與技術協議要求的外殼防護等級相同，也就是達到IP4X。

上述問題基本通過更換為沒有通風孔的靜觸頭座和全封閉式隔板來解決，問題納入出廠監造重點檢查內容。

2.2 泄壓通道

近期驗收中發現開關柜母線橋，包括面對面柜母線橋和分段間隔母線橋存在遮擋斷路器室和電纜室泄壓通道的問題，一種是母線橋升高座直接將母線室、斷路器室和電纜室泄壓通道聯通（圖1），一種是母線橋升高座過低阻礙了斷路器室泄壓通道蓋板正常開啟（圖2）。

其中第一種問題存在的安全隱患在于當斷路器室或電纜終端室故障泄壓時，故障將會通過母線橋波及整段母線，擴大事故范圍。南方電網開關柜通用技術協議5.2.1.3規定“斷路器室、母線室及電纜終端室應設有獨立的泄壓通道”。

通常母線橋是經現場量度后再制作、安裝的，出廠階段難以管控，但可在設計確認圖紙時對廠家母線橋升高座的布置和尺寸進行校核，或可在一定程度上避免上述問題的發生。

3 手車和接地開關的電動操作問題

3.1 手車行進中異響、卡阻、震動問題

由于開關柜購置價逐年降低，柜體整體強度下降，公差配合裕度降低等原因，即使是只有手動操作功能的手車也存在操作不順暢的問題，主要表現為：開關柜手車行進過程中有異響，動觸頭插入靜觸頭盒時有卡阻，動靜觸頭分開時有下墜感并伴隨較大響聲和明顯震動等，這些操作問題會造成運行中手車行進卡滯和動、靜觸頭接觸不良導致發熱等問題，影響運行安全。手車同時具備電動和手動功能后，由于大部分廠家往往采用外購電動底盤安裝在本廠柜體上的方式，配合不好會加大手車行進過程中的異響、卡阻和震動問題，設備到現場后需要大量的現場調整工作才能勉強調節到操作較為順暢的效果。

對此，廣州電業運行管理部門要求所有進入廣州電網運行的開關柜制造商必須先提供“樣柜”，經進廠驗收合格，方能按“樣柜”技術條件批量生產，產品出廠則按“樣柜”技術要求及質量標準驗收合格才能出廠，較好地解決該問題。

3.2 五防閉鎖問題

開關柜的“五防”要求如下：

（1）只有當斷路器手車完全到達試驗或工作位置，斷路器才能合閘。（2）當斷路器手車在試驗或運行位置失去控制電源時，斷路器不能合閘。（3）只有當斷路器手車在試驗/隔離位置或移開位置，接地開關才能合閘。（4）當接地開關及斷路器分閘后，手車才能從試驗/隔離位置移向工作位置。（5）當接地開關合閘或斷路器合閘時，手車不能從試驗/隔離位置移向工作位置。（6）當手車處于工作位置時，二次插頭被鎖定，不能拔除。（7）只有接地開關合閘后，電纜室門才允許打開，且只有關閉電纜室門后，接地開關才允許被分閘。（8）母聯柜斷路器手車與隔離柜手車聯鎖：斷路器在合閘位置，隔離車不能從工作位置移向試驗位置亦不能從試驗位置移向工作位置。（9）當斷路器手車或隔離柜手車移向試驗位置或隔離，靜觸頭座的活門應能自動關閉；手車移出開關柜后，活門應可以掛鎖鎖定。（10）手車及接地開關手動操作孔應設有活門，并可以掛鎖鎖定。（11）只有開關柜柜門鎖緊后，才允許操作手車的推入和退出。

驗收過程還發現底盤車電機轉軸斷裂和電動控制模塊燒壞等設備質量問題。

鑒于部分廠家手車和接地開關電動功能并不完善，應在訂貨協議中明確：

（1）手車電動底盤及電動快速接地開關均應配備防堵轉保護及操控模塊。（2）在交貨前，買方將派員到賣方工廠對待交貨開關柜進行抽檢產品質量及驗證電動底盤和電動快速接接地開關機械壽命。（3）供方提供的金屬鎧裝移開式中置開關設備需配置電動底盤車及電動接接地開關。

4 結語

設備質量合格是安全運行的重要前提，在簽訂技術協議時注意細化容易出現質量問題的技術條款，明確細節要求；在確認圖紙、出廠監造及現場驗收階段注意常見質量問題的見證和檢驗，是確保設備質量合格的有效手段，可以為設備投產后的安全運行提供可靠保障。

參考文獻

[1]王國亮，王珂，張照，等.淺析開關柜觸頭發熱事故的分析與預防[J].電源技術應用，2014.

[2]吳江，劉成鵬.高壓開關柜常見故障及使用介紹[J].大眾科技，2004，（09）：44-45.

[3]張娜，陳創，李巨澤，陳宇昇，蔣健.10kV開關柜程序化操作安全性和可靠性的實驗及分析[J].電氣技術，2014，（04）：76-79.