“分析及预防”高压开关柜内部发热隐患!

柜内设备因运维、检修问題导致发热1.高压开关柜出线室底板发热导致电缆故障案例某llOkV变电站仅有1台主变压器。某日，报出“35kV母线接地”信号,检查为A相故障；接着35kV出线PD线和PW线同时由过流I段保护动作跳闸。现场检査设备，发现PD线开关柜后下门冒出黑烟，打开柜门，发现A相电缆终端严重烧损，电缆终端绝缘层几乎被电弧完全烧熔，露出电缆内部导体（见图1)。经用户查线，PW线C相发生接地故障。专业人员检査PD线开关柜内设备，除看到A相电缆终端严重烧损以外，其余无异常。柜内无弧光短路迹象，电缆终端线夹无烧熔现象。图1PD线开关柜A相电缆终端烧损情况在开关柜下面的电缆隧道内，PD线A相电缆穿板处，检查发现有电弧烧穿的孔洞（见图2)。发现PD线开关柜出线室底板是铁板，PD线电缆分相穿过电缆孔，柜底两块铁板之间没有缝隙，相互重叠压在一起，形成了闭合磁路(在A相电缆一侧）。A相电缆终端流过大负荷电流时，形成闭合磁路的铁板上有感应电流，产生热量对电缆终端的外绝缘构成严重威胁。图2PD线A相电缆穿板处的铁板上有电弧烧穿的孔洞依据以上现象分析，PD线A相电缆终端，在穿板处受热损伤，形成绝缘薄弱点，逐步发展到铁板穿孔部位的绝缘被烧穿，A相电缆终端对柜底铁板电弧放电，形成单相接地故障。发生故障时，由于系统B、C相对地电压升高,PW线C相绝缘薄弱点击穿而形成不同线路两点接地短路，两条线路保护装置同时动作跳闸。PD线A相电缆的绝缘薄弱点，可能是电缆敷设时的施工质量或维护质量问题。预防措施（1）规范电缆终端制作工艺，提高电缆终端制作质量，杜绝“野蛮施工”。电缆分相穿过底板的敷设方式，开关柜出线室底部铁板不允许形成闭合磁路。（2）开关柜出线室底板应采用非导磁材料制作。（3）开关柜出线室的底板采用铁板时，铁板必须固定安装，防止所留缝隙因变位形成闭合磁路。2.10kV高压开关柜手车动、静触头接触不良发热案例某日，晴，环境温度25℃。某llOkV变电站10kV开关柜进行红外测温时，发现10kV甲开关柜前门处温度达34.5℃(见图3),当时负荷电流350A。而乙开关柜在负荷电流330A的情况下，同一部位温度为28.4℃（见图4),两开关柜前门温度相差6.1℃。图3甲开关柜前门红外测温图谱图4乙开关柜前门红外测温图谱随后多次追踪测温，发现甲开关柜温度持续升高，且比其他开关柜温度偏高。2年后某日，晴，环境温度30℃，负荷电流360A;检测该开关柜前门处温度最高为55℃：(见图5)。将该开关柜后柜门拆掉进行测温，发现手车母线侧静触头盒温度最高为69.1℃(见图6)。由此怀疑手车动、静触头可能接触不良。图5甲开关柜前门红外测温图谱图6乙关柜母线侧静触头盒红外测温图谱将手车拉至开关柜外检查，发现手车上、下动触头臂绝缘筒烧损变形，动触头基座复合材料已受热损坏（见图7)。图7手车幵关受损情况经母线停电检查，发现故障原因是静触头座与母线连接固定螺栓松动，造成接触不良导致发热。故障部位首先起于静触头座与母线排连接处，受热传导作用，造成动触头烧损。动触头上的压紧弹簧受热后逐步退火，紧固力下降，接触电阻进一步增大，触指局部烧熔。过热的静触头如图8所示。过热的静触头发热缺陷应有一个逐步发展的过程。长期的大电流作用，使原本较轻微的发热逐步发展，使接触电阻逐渐增大，形成恶性循环；如不能及时发现，将造成严重的设备事故。预防措施（1）坚持定期对开关柜内主导流接触部位进行红外测温。（2）断路器手车拉出柜外检修时，应更换老化、疲劳的压紧弹簧和锈蚀的螺栓，并采取防锈措施。（3）规范设备安装调试工艺，保障手车动、静触头接触行程符合标准。设备安装调试时，必须测量动、静触头接触行程。（4）安装调试和检修时，应测量手车动、静触头接触电阻符合规定。（5）利用母线停电机会，检查各手车动、静触头接触行程，检查静触头座连接螺栓压紧有无松动，及时发现并消除隐患。（6）开展开关柜运行温度检测，对温度异常的开关柜强化监测、分析和处理，防止导电回路过热引发的柜内短路故障。（7）开关柜内有很多有机绝缘部件，受热后绝缘性能会不可逆的逐步丧失，可能引起火灾。因此，其主导流接触部位的最髙允许温度、发热缺陷定性方面的规定，应与裸露的金属导体的接触部位最高允许温度、发热缺陷定性规定有区别。建议开关柜内主导流接触部位的最高允许温度值、发热缺陷定性温度值降低10℃。(8)制造厂应严格把好产品质量关，规范装配工艺，特别要提高厂内装配质量。所有螺栓的紧固力矩，应作出明确规定并达到要求。3.高压开关柜内母线排与手车触头座接触部位发热案例某日，晴，高压室内环境温度10℃。某llOkV变电站对10kV开关柜进行红外测温时，发现10kV1号主进线柜后门处温度达34.8℃(见图9),比其他开关柜柜体表面温度髙出14.8℃，比环境温度高24.8℃；1号主进线柜前门处温度达27.0℃(见10)，比其他开关柜柜体表面温度高出6.0℃，比环境温度高17.0℃。由此分析1号主进线柜内有发热缺陷，具体发热部位需要进一步查证。测温时，10kV1主进线柜负荷电流1152A。号主进线封闭母线桥（开关柜端）表面温度达31.0℃(见图11)，比其他开关柜柜体表面温度高出与该开关柜后门处温度相比低3.8℃，说明发热点不在封闭母线桥，可能在开关柜内手车动、静触头及其母线排连接部位。3日后，10kV1号主进线柜停电检查。将手车拉出柜外，立即对手车进行红外测温（余温），手车B相动触头整体温度42.7℃(余温）（见图12)，B相动触头前部温度为46℃(余温)（见图13)，手车母线侧静触头温度为48.5℃(余温）（见图14),开关柜后的穿板套管处温度39.2℃(余温）（见图15),在开关柜内后部的手车母线侧静触头盒附近的母线排温度64.6℃(余温）（见图16)。由此证明手车动、静触头接触部位不是发热点，开关柜后的穿板套管处也不是发热点；1号主进线柜手车母线侧静触头座与母线排连接触部位是发热点。图111OkV1号进线封闭母线桥表面发热红外测温图谱号主进线柜后部的静触头盒附近的母线排红外测温图谱通过分析红外测温图谱，可以清晰地看到10kV1号主进线柜体后部发热。停电检查时，发现主变压器10kV1号主进开关柜后门内B相母线排绝缘热缩管因受热烧开裂纹、变黑，母线排与手车母线侧静触头座连接处螺栓松动，接触不良，导致运行中发热。预防措施（1）修改有关检修维护规程，规范、完善设备检修维护作业指导书，防止必要的作业流程被遗漏。（2）规范设备小修项目工艺，规定主导流部位螺栓紧固力矩。（3）除运维人员正常按周期对设备进行红外测温以外，在大负荷情况下应进行有重点的测温，检修人员应进行专业化的测温。（4）开关柜内铝母线排更换为铜母线排。（5）高压开关柜运行中，使用红外热成像仪测温，只能对柜体外部检测，很难直接发现发热点，需要进行对比分析。对开关柜各部位检测后，再与环境温度对比，高出环境温度较多，证明柜内有发热点。相同环境温度下，负荷电流相差不大的各开关柜表面温度，若相差较多，温度高的开关柜内部有发热点。对于有发热现象的开关柜，可以在加强安全监护的情况下，打开柜门进行测温，检查具体的发热点。设备停电操作后，立即测量各部位的余温，也是检查具体发热点的方法。4.10kV手车动触头压紧弹簧损坏引起接触部位发热案例某日，晴，高压室内环境温度14℃。某llOkV变电站对10kV开关柜进行红外测温时，发现10kV1号主进线柜后门处温度达27.8℃，比环境温度高13.8℃；1号主进线柜前门处温度达26.0℃，比环境温度高12.0℃。由此分析1号主进线柜内有发热缺陷，具体发热部位需要进一步查证。测温时，10kV1号主进线柜负荷电流1252A。经专业人员检查，判定开关柜母线室、后下柜没有发热情况，手车A、B相母线侧动、静触头和A相下动、静触头接触部位发热。开关柜停电检查，将手车拉出柜外，发现手车A相母线侧（上部）动触头端部缺少1根压紧弹簧，手车A相下动触头和B相母线侧动触头导电杆绝缘护筒侧各缺少1根压紧弹簧(见图17)。检查手车静触头情况时，发现相应的静触头盒内遗留有脱落的压紧弹簧（见图18)。图17手车动触头缺失压紧弹簧情况图遗留在静触头盒内的压紧弹簧检查静触头盒内脱落的压紧弹簧，发现弹簧有断裂痕迹但没有烧蚀情况。更换压紧弹簧，消除缺陷，10kV1号主进线柜恢复运行正常。此后，利用停电机会进行隐患排查，共发现该变电站先后有7个10kV出线开关柜手车动触头压紧弹簧出现上述断裂隐患（见图19),由此判定属于家族性缺陷。同一变电站、同一型号开关柜出现相同的设备隐患，应该是压紧弹簧质量问题。由于手车在上次推入运行位置操作后，动触头压紧弹簧断裂，紧固力下降，触指与静触头的接触压力下降，接触电阻进一步增大，接触部位发热。手车A相下动触头和B相母线侧动触头导电杆绝缘护筒侧压紧弹簧断裂，使动触头与手车导电杆之间发热。手车动触头压紧弹簧断裂，可能造成10kV母线接地、弧光短路，也可能因手车动、静触头放电拉弧而造成母线短路事故。该变电站10kV开关柜内多次发生压紧弹簧断裂，均未造成事故，很值得庆幸。图19断裂的手车动触头压紧弹簧预防措施（1）坚持定期对开关柜内主导流接触部位进行红外测温。（2）断路器手车拉出柜外检修时，应更换老化、疲劳的压紧弹簧。（3）设备停电检修时，认真检查手车动触头装配有无缺陷，检查手车动触头压紧弹簧有无变形、变色和松脱，检查有无受热退火隐患。（4）对同批次、同型号开关柜进行排查，消除同类隐患。（5）制造厂应严格把好产品质量关，规范装配工艺，提高压紧弹簧的制造质量，特别要提高厂内装配质量。设备质量验收时，严格检查手车操作的灵活性、准确性，防止动、静触头接触位置偏差，导致手车操作中压紧弹簧受机械损伤