摘要:区别有隐患和缺陷,故障是指设备在工作过程中,因某种原因“丧失规定功能”或危害安全的现象,本文重点探讨了开关柜几种常见故障,研究了表现、成因和预防,将其简单分为机械类和电气类故障,分别进行介绍。
关键词:开关柜;故障
1、机械类故障
(1)动静触头夹紧接触压力不够
动静触头夹紧接触压力不足,表现为回路电阻不达标,主要是由于梅花触头上的弹簧疲劳,需要对断路器做回路电阻测试,若夹紧力不足,回路电阻自然不达标。
或者梅花触头上弹簧存在变形,运行状态下,弹簧容易发生断裂,使梅花触指发生散股,平时应该认真检查梅花触头上的弹簧,发现变形应该及时更换,如果频繁发现变形,或者梅花触头触指跑位,则要考虑动静触头的对中问题,除了调整梅花触头,更换弹簧,还应该及时调整静触头的位置。
(2)接触面氧化
接触面氧化,表现为梅花触头表面镀银层发黑,主要是由于开关柜长期运行,动静触头处于高温条件下,极易发生氧化,平时应该用酒精和百洁布认真打磨梅花触头,凡士林本身不导电,不宜涂抹过厚,以免接触电阻过大,温度过高,加剧接触面氧化。
2、电气类故障
(1)断路器灭弧室真空度不足
此类故障表现为绝缘筒融化,由于灭弧室真空度不足,动静触头间发生拉弧,动静触头会有高温痕迹,而且真空灭弧室导向套会烧融,高温从动静触头传导到导电件,导电件本身可能会有烧灼放电痕迹,而且绝缘筒会烧融。
(2)电压互感器击穿或开裂
此类故障表现为电压互感器击穿或开裂,一般柜体有放电烧灼痕迹或拱起变形,一般是过电压引起,过电压的原因很多,雷过电压击和谐振过电压比较常见,给开关柜加装避雷器,可以有效地抑制雷击过电压,谐振过电压的原因较多,一般为一次系统谐振和电压互感器铁芯饱和,加装消弧线圈,可以有效抑制谐振过电压。
(3)绝缘强度低导致放电
此类故障表现接地短路或相间短路,环境湿度高,温度低,随着空气湿度的增加,由于绝缘表面的几何起伏、憎水性以及水的表面张力等因素,使得绝缘表面电导不均匀,从而改变电场分布,闪络电压升高,设备绝缘强度降低,同时温度低也会导致相对湿度的升高,同样会降低绝缘强度,提高闪络发生概率,引发接地短路或相间短路。平时应将空调温度保持在合理水平,不宜过低,保证柜内加热片正常工作,温湿度控制器能够正确动作,气候潮湿地区应加装除湿装置。如发现裸露金属部分有明显铜绿,应尽快去除防止氧化腐蚀加剧。
(4)安全距离不足导致放电
此类故障表现为接地短路,一般发生在裸露导电部分(例如铜排、接线柱)和柜体金属部分之间,发生过电压时,对柜体放电,平时验收设备时,应保证足够的安全距离,裸露导电部分的倒角应进行打磨,消除尖端放电的机会。如发现不符合要求的开关柜,应该及时进行改造,如间距难以调整,可以考虑更换绝缘件,强化绝缘性能。
(5)穿墙套管屏蔽层失效
此类故障表现为穿墙套管放电击穿,穿墙套管内部附有金属屏蔽网,需要和高压母排连接,以便在穿墙套管内形成均匀电场,部分屏蔽层与高压母排采用弹簧片接触,弹簧片长期处于压缩状态,容易疲劳导致压紧力不足,屏蔽层与高压母排接触不良,穿墙套管形成不均匀电场,极易发生击穿放电。
(6)电缆头、负荷插头制作、安装工艺不规范
此类故障表现为电缆头、负荷插头击穿、炸裂,电缆头、负荷插头的制作工艺及其复杂,需要把控好施工队伍资质,并进行全过程验收。
(7)导电管导流能力不足、动静触头接触面积不足
此类故障表现为动静触头烧毁,导电臂及绝缘件烧融,导电管的载流能力,与其直径有关,而动静触头的接触面积,则与梅花触头的片数有关。
3、案例研究
以某变电站35kV开关柜PT击穿为例,运维人员查看视频发现开关室内有浓烟,开启排风机去除浓烟后,发现某35kV开关柜异常,将该开关及开关出线端转检修,检修人员到现场开后柜门检查,发现柜内PT击穿,内部过渡物过热燃烧喷出,为黄色物质,该开关柜PT柜击穿的原因主要有两方面。
图1 PT击穿和内部过渡物过热燃烧喷出
一是材料成型工艺缺陷[1],现场检查发现,击穿的孔洞十分平整,不同于以往由于内部过热膨胀引起的表面开裂,故不排除设备材质本身存在气孔等缺陷。黄色物质为内部过度物质燃烧产物,根据击穿位置及厂家分析不排除内部二次绕组短路故障。
二是系统运行方式及接线方式方面[2],据运维人员描述,该线路T接某变电站和某水电厂,频率波动较为频繁,谐波影响较大。运维人员称该线路在投运以来发生过多次单相接地,故不排除多次故障造成的累积效应。
需要注意的是,本文为了体现各种故障的区别,将各故障分门别类地进行介绍,而实际情况是,各种常见故障并非只有一种成因,往往共同导致结果,案例中开关柜PT击穿既有材料成型工艺方面的成因,也有系统运行方式及接线方式的成因,如果只是更换PT,没有增加消弧线圈,后续再次过电压PT仍然有可能击穿。
[1]任想,刘洋,艾良斌,张闯,于钦学,朱思瑞,金海云.含气泡缺陷环氧浇注绝缘管型母线电击穿机理研究[J].高压电器,2019,55(04):141-148.
[2]郝耀华,曹斌,徐星琛,马斌,王凯.35 kV中性点经消弧线圈接地对铁磁谐振过电压影响的研究[J].电瓷避雷器,2020(02):93-98.