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1.高電壓開關(guān)柜因出口室地板發(fā)熱導(dǎo)致的電纜故障

案例:110千伏變電站變壓器只有一個主變壓器。一天，一個“35kV母線接地”的信號被報告，并被檢查為A相故障。然后35kV出線和PW線同時被過流一段保護動作跳閘。設(shè)備現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PD線開關(guān)柜后，后下門冒出黑煙，柜門打開。發(fā)現(xiàn)a相電纜的端子嚴重?zé)齻?，電纜端子的絕緣層幾乎完全被電弧熔化，露出電纜的內(nèi)導(dǎo)體(見圖1)。用戶檢查線路后，PW線路的c相出現(xiàn)接地故障。

專業(yè)人員檢查了PD線開關(guān)柜中的設(shè)備，除了A相電纜終端嚴重?zé)齻?，沒有發(fā)現(xiàn)異常。柜內(nèi)無電弧短路跡象，電纜端子夾無燒熔現(xiàn)象。

圖1局部放電線路開關(guān)柜A相電纜終端燒毀

在低于開關(guān)柜的電纜隧道中，PD線a相電纜穿過板，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)電弧燒穿的孔(見圖2)。發(fā)現(xiàn)屏蔽線開關(guān)柜出線室的底板為鐵板，屏蔽線電纜以分相方式穿過電纜孔。機柜底部的兩塊鐵板之間沒有間隙，它們重疊并壓在一起形成閉合磁路(在A相電纜一側(cè))。當(dāng)A相電纜終端流過大負載電流時，感應(yīng)電流在形成閉合磁路的鐵板上，產(chǎn)生的熱量對電纜終端的外部絕緣構(gòu)成嚴重威脅。

圖2電弧燒穿的孔形成在鐵板上，其中相電纜的PD線穿過鐵板。

根據(jù)對上述現(xiàn)象的分析，局部放電線路的A相電纜端子在穿板處受熱損壞，形成薄弱的絕緣點，逐漸發(fā)展到鐵板穿孔處的絕緣被燒穿的程度，A相電纜端子向柜體底部鐵板的電弧形成單相接地故障。如果發(fā)生故障，由于系統(tǒng)B和系統(tǒng)C的電壓相對較高，PW線C的弱相絕緣將導(dǎo)致不同線路的兩點接地短路，兩個線路保護裝置將同時跳閘。

PD線A相電纜的絕緣弱點可能是電纜敷設(shè)過程中的施工質(zhì)量或維護質(zhì)量問題。

預(yù)防措施

(1)規(guī)范電纜終端制造工藝，提高電纜終端制造質(zhì)量，防止“野蠻施工”。電纜分相敷設(shè)穿過底板，開關(guān)柜出口室底部鐵板不允許形成閉合磁路。

(2)開關(guān)柜出口室的底板應(yīng)由非導(dǎo)磁材料制成。

(3)開關(guān)柜當(dāng)出口室的底板由鐵板制成時，鐵板必須固定，以防止左間隙因位移而形成閉合磁路。

2、10kV高壓開關(guān)柜手動，靜觸頭接觸不良發(fā)熱

案例:一天，陽光明媚，環(huán)境溫度25℃。一次110千伏變電站10千伏開關(guān)柜紅外測溫，發(fā)現(xiàn)10kV一次開關(guān)柜前門溫度達到34.5℃(見圖3)，當(dāng)負載電流350A..在負載電流為330A的情況下，b 開關(guān)柜時，同一部件的溫度為28.4℃(見圖4)，兩者之差開關(guān)柜前門溫度為6.1℃。

圖3a =前門0+紅外測溫圖

圖4b =前門0+紅外測溫圖

在幾次后續(xù)溫度測量之后，發(fā)現(xiàn)A 開關(guān)柜的溫度繼續(xù)上升，并且高于其它開關(guān)柜的溫度。兩年后的某一天，天氣晴朗，環(huán)境溫度為30℃，負載電流為360安；檢測前門溫度在此開關(guān)柜時為55℃(見圖5)。當(dāng)拆除開關(guān)柜后柜門進行溫度測量時，發(fā)現(xiàn)手車母線側(cè)靜觸頭盒較高溫度為69.1℃(見圖6)。因此，懷疑手車的手動觸點和靜態(tài)觸點接觸不良。

圖5a =前門0+紅外測溫圖

圖6 b柜母線側(cè)靜觸頭盒紅外測溫圖

將手車拉至開關(guān)柜進行外部檢查，發(fā)現(xiàn)手車和下動觸頭臂的絕緣筒燒壞變形，動觸頭座的復(fù)合材料受熱損壞(見圖7)。

圖7手車關(guān)閉損壞

母線停電檢查后，發(fā)現(xiàn)故障是由于靜觸頭座與母線連接的固定螺栓松動，造成接觸不良和發(fā)熱。故障定位從靜觸頭座和母線之間的連接開始，并受到熱傳導(dǎo)的影響，導(dǎo)致動觸頭燒毀。動觸頭上的壓縮彈簧受熱后逐漸退火，緊固力減小，接觸電阻進一步增大，觸指局部燒傷。過熱的靜態(tài)觸點如圖8所示。

圖8過熱靜態(tài)觸點

發(fā)熱缺陷應(yīng)該有一個逐漸發(fā)展的過程。長期大電流作用逐漸發(fā)展為輕微發(fā)熱，接觸電阻逐漸增大，形成惡性循環(huán)。如果不能及時發(fā)現(xiàn)，將會導(dǎo)致嚴重的設(shè)備事故。

預(yù)防措施

(1)堅持在開關(guān)柜范圍內(nèi)對主流接觸部分進行常規(guī)紅外溫度測量。

(2)斷路器手車拉出柜檢修時，應(yīng)更換老化、疲勞的壓縮彈簧和腐蝕的螺栓，并采取防銹措施。

(3)規(guī)范設(shè)備安裝調(diào)試過程，確保手車手動觸點和靜觸點的接觸行程符合標(biāo)準。設(shè)備安裝調(diào)試時，必須測量動、靜觸頭的接觸行程。

(4)在安裝、調(diào)試和維護過程中，手車手動觸點和靜態(tài)觸點的接觸電阻應(yīng)按規(guī)定進行測量。

(5)利用母線停電的機會，檢查各手車手動觸點和靜觸點的接觸行程，檢查靜觸點座的連接螺栓是否松動，及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患。

(6)進行開關(guān)柜工作溫度的檢測，加強對開關(guān)柜異常溫度的監(jiān)測、分析和處理，防止導(dǎo)電回路過熱造成柜內(nèi)短路故障。

(7)開關(guān)柜含有許多有機絕緣成分，加熱后絕緣性能會不可逆地逐漸喪失，可能引起火災(zāi)。因此，關(guān)于主電流接觸部分較高允許溫度和熱缺陷表征的規(guī)定應(yīng)不同于裸金屬導(dǎo)體接觸部分較高允許溫度和熱缺陷表征的規(guī)定。建議將主電流接觸部分的較高允許溫度值和開關(guān)柜時加熱缺陷的定性溫度值降低10℃。

(8)制造商應(yīng)嚴格控制產(chǎn)品質(zhì)量，規(guī)范裝配過程，特別是提高工廠的裝配質(zhì)量。所有螺栓的擰緊力矩應(yīng)明確規(guī)定并滿足要求。

3、母線內(nèi)高電壓開關(guān)柜且手車接觸座接觸部位發(fā)熱

案例:一天，陽光明媚，高壓室內(nèi)環(huán)境溫度10℃。當(dāng)10kV開關(guān)柜進行110kV變電站紅外測溫時，發(fā)現(xiàn)10kV 1號主進線柜后門溫度達到34.8℃(見圖9)，比其他開關(guān)柜柜的表面溫度高14.8℃，比環(huán)境溫度高24.8℃。1號主進線柜前門溫度達到27.0℃(見10)，比其他開關(guān)柜柜的表面溫度高6.0℃，比環(huán)境溫度高17.0℃。根據(jù)分析，1號主進線柜存在加熱缺陷，具體加熱部位需要進一步驗證。測量溫度時，10k1主進線柜的負載電流為1152A。

圖9 10kv 1號主進線柜后門紅外測溫圖

圖10 10kv 1號主進線柜前門紅外測溫圖

接下來，測量10kv號主進線封閉母線橋(開關(guān)柜端)的表面溫度達到31.0℃(見圖11)，比其他開關(guān)柜柜的表面溫度高3.8℃，比開關(guān)柜后門的溫度低，表明熱點不在封閉母線橋內(nèi)，可能在開關(guān)柜內(nèi)的手動、靜觸頭和母線的連接部位。

3天后，檢查10KV號主進線柜是否停電。將手車拉出機柜，并立即對手車進行紅外測溫(剩余溫度)。手車b相動觸頭的整體溫度為42.7℃(剩余溫度)(見圖12)，b相動觸頭的前部溫度為46℃(剩余溫度)(見圖13)，手車母線側(cè)的靜觸頭溫度為48.5℃(剩余溫度)(見圖14)，穿板套管處的溫度在開關(guān)柜后為39.2℃(剩余溫度)(見圖15)，手車母線側(cè)的靜觸頭盒附近的母線排溫度在=的內(nèi)側(cè)和后側(cè)這證明手車的手動觸點和靜態(tài)觸點的接觸部分不是熱點，在開關(guān)柜之后的穿板套管也不是熱點；1號主進線柜手車母線側(cè)靜觸頭座與母線排的接觸部位是熱點。

圖11 10kv 1號線封閉母線橋表面發(fā)熱紅外測溫圖

圖13 1號主進線柜手車b相動觸頭前部紅外測溫圖

圖14 1號主進線柜手車母線側(cè)靜觸頭紅外測溫圖

圖15 1號主進線柜后穿板外殼紅外測溫圖

圖16 1號主進線柜后部靜觸頭盒附近母線紅外測溫圖

通過對紅外測溫圖的分析，可以清楚地看到10K1主進線柜的背面是熱的。停電檢查時，發(fā)現(xiàn)主變壓器10K1主入口開關(guān)柜后門的B相母線絕緣熱縮管因發(fā)熱而開裂變黑，手車母線側(cè)母線與靜觸頭座連接處螺栓松動，接觸不良，導(dǎo)致運行時發(fā)熱。

預(yù)防措施

(1)修訂相關(guān)維護和維修程序，規(guī)范和完善設(shè)備維護和維修作業(yè)指導(dǎo)書，防止遺漏必要的工作流程。

(2)規(guī)范小型設(shè)備維修項目流程，明確主流位置螺栓擰緊力矩。

(3)除了由運行和維護人員定期對設(shè)備進行正常紅外溫度測量外，還應(yīng)在重載條件下進行集中溫度測量，并由維護人員進行專門的溫度測量。

(4)開關(guān)柜用銅母線替換內(nèi)鋁母線。

(5)在高壓開關(guān)柜操作期間，紅外熱像儀用于測量溫度，只能檢測機柜外部。很難直接找到熱點，需要進行比較分析。在測試開關(guān)柜的每個部分并將其與環(huán)境溫度進行比較后，它高于環(huán)境溫度，證明機柜中存在熱點。在相同的環(huán)境溫度下，幾乎沒有差異的負載電流的表面溫度等于0+。如果有很大的差異，在高溫開關(guān)柜有熱點。對于發(fā)熱的開關(guān)柜，在加強安全監(jiān)控的情況下，可以打開柜門進行測溫，檢查特定的熱點。設(shè)備斷電后立即測量每個零件的殘余溫度也是檢查特定熱點的一種方法。

4、10kV手動接觸壓力彈簧因接觸部位發(fā)熱而損壞

案例:一天，陽光明媚，高壓室內(nèi)環(huán)境溫度14℃。當(dāng)10kV開關(guān)柜進行110kV變電站紅外測溫時，發(fā)現(xiàn)10kV 1號主進線柜后門溫度達到27.8℃，比環(huán)境溫度高13.8℃。1號主進線柜前門溫度達到26.0℃，比環(huán)境溫度高12.0℃。根據(jù)分析，1號主進線柜存在加熱缺陷，具體加熱部位需要進一步驗證。測溫時，10K1主進線柜的負荷電流為1252A。

經(jīng)專業(yè)人員檢查，確定母線室和后下柜無發(fā)熱開關(guān)柜，手車甲、乙相母線側(cè)動、靜觸頭和甲相下動、靜觸頭的觸頭部分發(fā)熱。開關(guān)柜電源故障檢查:將手車拉出機柜。發(fā)現(xiàn)一個壓縮彈簧在手車的a相母線側(cè)(上部)上的移動觸點的端部缺失，并且一個壓縮彈簧在手車的a相母線側(cè)上的下移動觸點的導(dǎo)電桿和b相母線側(cè)上的移動觸點的絕緣外殼側(cè)缺失(見圖17)。當(dāng)檢查手車的靜態(tài)接觸情況時，發(fā)現(xiàn)下落的壓縮彈簧留在相應(yīng)的靜態(tài)接觸盒中(見圖18)。

圖17手動觸點缺失壓縮彈簧情況圖。

圖18靜觸頭盒中的壓縮彈簧

檢查靜觸頭盒中的壓力彈簧是否脫落，發(fā)現(xiàn)彈簧有斷裂痕跡，但沒有燒蝕。更換壓縮彈簧消除缺陷，10KV號主進線柜恢復(fù)正常運行。

之后，利用停電機會調(diào)查隱患。共發(fā)現(xiàn)7條10kV出線開關(guān)柜手動觸點壓縮彈簧存在上述斷裂隱患(見圖19)，因此判定屬于家族缺陷。

同變電站和同型號開關(guān)柜有相同的設(shè)備隱患，這應(yīng)該是壓縮彈簧的質(zhì)量問題。手車上次推入操作位置后，動觸頭的壓緊彈簧斷裂，緊固力減小，觸指與靜觸頭之間的接觸壓力減小，接觸電阻進一步增大，接觸部分受熱。手車A相下動觸頭的絕緣殼側(cè)壓縮彈簧和B相母線側(cè)動觸頭的導(dǎo)電桿斷裂，使得手車動觸頭和導(dǎo)電桿之間產(chǎn)生熱量。手車手動觸點壓緊彈簧斷裂，可能造成10kV母線接地和電弧短路，也可能因手動觸點和靜觸點起弧而造成母線短路事故。這種變電站10kV開關(guān)柜壓縮彈簧多次發(fā)生斷裂而沒有造成事故，這是非常幸運的。

圖19手動觸點壓簧斷裂

預(yù)防措施

(1)堅持在開關(guān)柜范圍內(nèi)對主流接觸部分進行常規(guī)紅外溫度測量。

(1)斷路器手車從柜中拉出檢修時，應(yīng)更換老化和疲勞壓縮彈簧。

(3)停電檢修設(shè)備時，仔細檢查手動觸點是否有缺陷，手動觸點壓縮彈簧是否變形、變色、松動，檢查熱退火是否有隱患。

(4)對同一批次、同一型號開關(guān)柜進行調(diào)查，消除類似隱患。

(5)制造商應(yīng)嚴格控制產(chǎn)品質(zhì)量，規(guī)范裝配工藝，提高壓縮彈簧的制造質(zhì)量，尤其是工廠的裝配質(zhì)量。設(shè)備質(zhì)量驗收時，應(yīng)嚴格檢查手車操作的靈活性和準確性，防止手車操作時動靜觸頭的接觸位置偏差對壓縮彈簧造成機械損傷。

(轉(zhuǎn)載自:動力工程技術(shù))

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