唐晓博
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摘要：110KV变电站与社会发展存在密切关系，如果存在安全事故将为且工作人员安全，同时也会造成一定经济损失。目前110KV变电站电力事故与开关柜故障有直接关系，所以需要在变电站运行过程中进行全面分析，之后进行改造。本文从110KV变电站概况入手，讨论110KV变电站开关柜故障以及发生原因，最后提出如何对110KV变电站开关柜进行改造，希望对相关研究带来帮助。
关键词：110kV变电站；开关柜；故障；原因
变电站的发展与电力事业发展和群众生产生活都有关系，在变电站建设过程中需要对开关柜故障问题高度重视。近年来，我国对电力事业的安全生产工作高度重视，不断加强技术方面投入。此外，由于变电站工作人员长期在高强度、高风险环境下作业，要求其掌握现场检查方法，不断总结经验，进而为变电站的健康发展提供保障，以下对相关内容进行分析。
一、110KV变电站概况
某110KV变电站为一座升压变电站，主要是为电场提供供电网络，该变电站共有10KV、35KV、110KV三个电压等级，其中两台主变容量为50000KVA，10KV运行间隔三个电压等级、35KV运行间隔两个电压等级、110KV运行两个电压等级，并配备保护装置。发生故障前该变电站110KV母线为分列运行状态，在分闸位置设置母联100开关，并且35KV母线分列运行，在分闸位置设置母联300开关。与此同时，10KV母线为分列运行状态。分闸位置设置母联900开关。
二、110KV变电站开关柜故障以及发生原因
（一）故障简述
2019年3月5日16:59，该变电站一号主变低压侧901开关A相出现单相接地故障。整个故障持续时间约为18秒，之后发展为三相短路。当日16时35秒一号主变保护低后备负压方向一段时限动作，并且跳开低压侧901开关，之后再次出现AB相间短路，并发展为三相短路故障。后期小电源解列装置动作跳开35KV金古线、金马线、10KV电站一线、10KV电站二线。然后一号主变高后副备负压方向一段2时限动作跳开，101开关由此解除故障，让系统安全运行[1]。
（二）故障原因分析
1保护动作分析
其一，如果故障初期表现为A项单线接地故障，会由于穿击发展为三相故障，其二，三相故障发生后故障电流将达到15.6安，一号主变低后备保护副压方向开关故障无法切除。之后跳低压侧901开关；其三，901开关跳闸之后故障电流随即消失，使得901开关柜出现短路故障，由于110KV母线电压下降，小电源解列装置检测110KV母电压降低，满足动作要求。由于10KV母线带有小电源导致残余电压存在波动，所以一号主变高后备保护副压方向1段2时限跳出101开关，并且中后备保护无故障电流不存在动作出口[2]。
2现场检查和试验情况
故障发生后现场检查发现10KV开关室的现场901开关触头已被烧断，并且柜后板被烧穿和烧焦，周边的面柜也受到不同程度烧损。设备停电之后检测101开关以及301开关的气体组分含量，检测101开关二氧化硫气体组分含量为1.4μL/L，比规程注意值偏低，不过设备内部的二氧化硫气体在切断故障时所产生，因此不会对设备运行产生影响，101开关以及301开关常规电气试验合格。对一号主变保护装置进行采样、逻辑功能、开关传动、检查二次回路绝缘分析都合格，不过一号主变油试验依旧存在以下问题：
一方面，该设备早期经过滤油处理后，每月定期进行油色谱试验，结果显示油中的氢含量。
从23μL/L增长至65μL/L，增长趋势明显，并且绝缘气体速率达到11.5ml/d，其它组分气体速率都低于规程注意值，在数据监测过程中乙烯的含量变化十分明显，需要进行试验核实。
另一方面，在以往安装ＤＧＡ在线监测装置之后发现油中的总烃含量上涨明显，近期监测最高值达到65μL/L。发现甲烷含量占总轻50%，乙烯占总氢含量40%，不过相较于设备滤油两种组分占比变化不明显。通过分析故障特征设备内部的故障主要表现为高温，过热故障。
901开关解体情况表现为真空开关的内部无损坏，但是A相上动触头触指存在严重烧毁情况，可以判断首次故障发生后，保护动作可断开901开关，主要原因如下：
一方面其10KV901开关处于丰水期，运行负荷较大，柜体热度较高，由此导致内部绝缘件老化，绝缘强度下降。二号机组在事发当天开机12分钟后，901开关复合。突然上升到40mw，由此受到负荷冲击，使得开关柜温度继续增大，造成原本性能较差的绝缘材料受到击穿，柜内出现三相短路情况是导致故障出现的主要原因。
另一方面，在故障发生前的五年时间里，该热电厂对10kw901开关柜进行触头更换、空调加装以及安装散热风扇，并且对设备进行了重点维护，尽管有所缓解过热现象，不过依然未能彻底解决问题，主要原因在于母线和开关柜发热导致绝缘材料性能下降[3]。
三、如何对110KV变电站开关柜进行改造
（一）防范及改造措施
其一需要检修和更换901开关柜以及其它受损的开关柜，为了避免更换后的开关柜继续发热要求选择高质量的合资断路器；其二，该电厂三号发电机组故障发生后，需要做好二号主变开关柜的温度测量工作，并且需要对开关柜负荷进行控制。其三，需要改造二号主变902开关柜，并且选择高质量的合资断路器；其四，由于变电站10KV的母线发热状态异常需要加大母线截面积，进而缓解发热现象，同时需要对项目进行大修，可以在10KV开关柜母线加装一条规格更大的母线，然后对绝缘件以及紧固件更换；其五，自从发现总烃超标需要采取温度测量，月度油样抽取等措施还要对监控设备安装，然而受到低压侧短路冲击的影响，需要尽快对主变吊装维修，以此分析导电回路是否破损以及垫块存在松动问题。
（二）改造情况
110KV母线发热改造
由于开关柜主母排的设计不够合理、升温明显，导致变电站10KV开关柜发热异常，所以采取如下措施：其一把10KV开关柜的10KV母排以及母线桥从2×100×10的规格铜牌改变为3×100×10的规格，同时更换绝缘件以及紧固件；其二，把10KV开关室的1号和二号主变10KV侧进线两端穿墙套管更换为4000安套管，同时做好防涡流处理[4]。
2主变吊罩大修
前期对一号主变油样试验，氢气以及总烃含量进行检测发现严重超标，并且本次受到低压侧短路冲击的影响，使得内部高温过热，该情况下了进行了电气试验，发现绝缘变比介损都正常。不过在测试环节分析有载开关直流电阻过程中发现直流电阻不平衡率大于2%，由此说明一号主变存在缺陷，需要吊罩检查。
结束语：
综上所述，通过对变电站10KV开关柜的温度监控、负荷控制、母线改造、主变大修等措施的利用可有效解决故障问题，可以为变电站的设计、安装、运行维护提供有效支持，保证开关柜和变压器设备的安全运行。
参考文献：
[1]肖兰.变电站35kV户外箱式开关柜故障分析及预控措施探讨[J].科学与信息化，2020，12(36):113.
[2]郭碧翔，方振邦，陈国宏.一起开关柜设备故障引发的多套保护动作分析[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2020，25(1):70-73.
[3]刘付永京.一起变电站10kV开关柜爆炸致母线失压事故原因分析[J].广西电业，2020，21(12):59-61.
[4]吕海涛，李存玉，李卫东.变电站开关柜室除湿防潮的有效方法与治理对策[J].百科论坛电子杂志，2019，22(19):478.