變電站35kV戶外箱式開關(guān)柜故障分析及預(yù)控措施探討

肖蘭

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局 廣東 梅州 514011

1 背景介紹

許繼電氣公司KYN61-40.5（Z）型鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜，整體由柜體和可抽出開關(guān)手車組成。近年來，此類型箱式開關(guān)柜設(shè)備逐漸因穩(wěn)定性差、故障率高、智能化水平低被淘汰，但在農(nóng)村電網(wǎng)仍保留著一定數(shù)量，因此，提高35kV箱式開關(guān)柜運(yùn)行穩(wěn)定性，對(duì)設(shè)備運(yùn)維提出了更高要求[1]。

2 35kV箱式開關(guān)柜故障案例

（1）絕緣故障。2019年7月，運(yùn)行人員在對(duì)35kV箱式開關(guān)柜進(jìn)行巡視，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行間隔35kV箱式開關(guān)柜有燒焦氣味及放電聲，運(yùn)行人員遂對(duì)該箱式開關(guān)柜進(jìn)行測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)斷路器C相絕緣筒處有一處發(fā)熱點(diǎn)，熱點(diǎn)溫度為46℃，正常相溫度為32℃，環(huán)境溫度26℃。通過對(duì)柜內(nèi)ZN85-40.5/T1250-20型真空斷路器進(jìn)行絕緣耐壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)C相斷路器整體對(duì)地絕緣電阻值為300兆歐，斷路器對(duì)地絕緣不合格。結(jié)合天氣為連續(xù)雨天，空氣濕度較高，判斷為開關(guān)柜密封不良，柜內(nèi)濕氣堆積，開關(guān)絕緣筒外絕緣下降產(chǎn)生局部放電。絕緣故障主要表現(xiàn)為開關(guān)柜內(nèi)部斷路器、電流互感器、電壓互感器等外絕緣閃絡(luò)擊穿、內(nèi)絕緣閃絡(luò)擊穿、雷電過電壓閃絡(luò)擊穿等，通常伴隨著局部放電現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)可聽到放電聲，聞到燒焦氣味，用紅外測(cè)溫儀可鎖定故障點(diǎn)。

（2）機(jī)械故障。2020年9月，調(diào)度員對(duì)35kV箱式開關(guān)柜進(jìn)行遙控合閘失敗，后臺(tái)控制回路斷線告警。專業(yè)班組檢查發(fā)現(xiàn)斷路器機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能鏈條銹蝕斷裂，彈簧未儲(chǔ)能斷開控制回路。經(jīng)分析，斷路器合閘時(shí)機(jī)構(gòu)存在位移，導(dǎo)致合閘脫扣，儲(chǔ)能鏈條在儲(chǔ)能過程中受力斷裂，儲(chǔ)能失敗。該開關(guān)機(jī)構(gòu)為3AV3型彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)合閘，由傳動(dòng)拐臂帶動(dòng)合閘鎖扣件，與合閘保持滾輪緊密支撐，實(shí)現(xiàn)合閘保持。當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)位移，合閘鎖扣件從合閘保持滾輪跌落，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)位，開關(guān)合閘脫扣。開關(guān)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，受運(yùn)行年限和設(shè)備狀態(tài)的影響，柜內(nèi)機(jī)構(gòu)氧化生銹嚴(yán)重，反應(yīng)開關(guān)柜內(nèi)部長(zhǎng)期濕度過高。開關(guān)柜機(jī)械故障，具體表現(xiàn)為機(jī)構(gòu)卡澀、部件變形、位移或損壞，分合閘鐵芯松動(dòng)、軸承松斷、脫扣失靈等[2]。

3 故障原因分析

（1）戶外開關(guān)柜長(zhǎng)期處于高溫高濕環(huán)境。近兩年，該35kV變電站共發(fā)生因絕緣降低導(dǎo)致的設(shè)備局部放電缺陷3起，機(jī)構(gòu)生銹老化導(dǎo)致的機(jī)械故障缺陷4起。同地區(qū)某變電站采用同類型KYN61-40.5型開關(guān)柜，設(shè)備安裝在戶內(nèi)，運(yùn)行年限相同，間隔數(shù)一致，在近兩年內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)35kV開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備受潮、老化導(dǎo)致的絕緣能力降低或機(jī)械故障缺陷。從缺陷數(shù)據(jù)對(duì)比可知，戶外式開關(guān)柜受雨水及高溫天氣影響，是造成設(shè)備老化、絕緣能力降低、故障率高的重要原因。

（2）柜內(nèi)驅(qū)潮器超期服役，驅(qū)潮效果差。潮濕空氣進(jìn)入開關(guān)柜體內(nèi)部，開關(guān)柜內(nèi)相對(duì)濕度增加，驅(qū)潮器吸濕效果差或失靈，導(dǎo)致濕空氣進(jìn)入柜體內(nèi)部，加速設(shè)備老化。柜體內(nèi)部金屬機(jī)構(gòu)因長(zhǎng)期受潮，氧化銹蝕，亦容易發(fā)生機(jī)械故障。因開關(guān)柜觀察孔限制，開關(guān)柜內(nèi)部潮濕、生銹情況難以被運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)。

（3）設(shè)備運(yùn)行年限較長(zhǎng)，機(jī)構(gòu)磨損，穩(wěn)定性下降。設(shè)備機(jī)構(gòu)因老化存在磨損和變形，是造成斷路器分合閘機(jī)械故障的易發(fā)原因。

4 預(yù)控措施

（1）制定防潮措施?？蓪?duì)現(xiàn)有35kV箱式開關(guān)柜進(jìn)行改造，更換大功率吸濕器，增加吸濕器個(gè)數(shù)，無條件改造的開關(guān)柜，可放置吸潮硅膠包，并定期檢查更換；對(duì)開關(guān)柜門密封膠圈進(jìn)行更換，增加開關(guān)柜門的密封性。

（2）加強(qiáng)巡視運(yùn)維。加強(qiáng)對(duì)35kV箱式開關(guān)柜設(shè)備的巡視，利用紅外測(cè)溫、局部放電測(cè)試等技術(shù)手段，密切關(guān)注設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)停電的開關(guān)柜，對(duì)斷路器機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面檢查試驗(yàn)，補(bǔ)充潤(rùn)滑油，對(duì)磨損嚴(yán)重的機(jī)構(gòu)部件進(jìn)行更換，降低機(jī)構(gòu)卡澀、故障的概率。

（3）加強(qiáng)人員培訓(xùn)。提升紅外測(cè)溫儀、局部放電測(cè)試儀應(yīng)用效果，提升運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)缺陷、判斷缺陷的能力；對(duì)35kV箱式開關(guān)柜常見故障類型及處置方法進(jìn)行培訓(xùn)，提升運(yùn)維人員事故處理應(yīng)急能力，及時(shí)消除設(shè)備故障點(diǎn)。

（4）更換新的設(shè)備。結(jié)合大修技改計(jì)劃，對(duì)現(xiàn)有的老舊的35kV箱式開關(guān)柜進(jìn)行更換改造，將35kV箱式開關(guān)柜間隔改造為戶外敞開式間隔，降低設(shè)備故障率，減少停電時(shí)間，減輕運(yùn)維人員的設(shè)備運(yùn)維壓力。

5 結(jié)束語(yǔ)

35kV箱式開關(guān)柜正逐漸被淘汰，對(duì)于尚在運(yùn)行的開關(guān)柜，需要保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少停電檢修時(shí)間，降低故障率，保證電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定。大部分35kV戶外箱式開關(guān)柜缺陷，都是由于設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣、設(shè)備老化造成的。提升設(shè)備運(yùn)維水平，需要運(yùn)行人員改善開關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境，降低開關(guān)柜內(nèi)溫濕度、減少開關(guān)受潮的概率。嚴(yán)格按《設(shè)備運(yùn)維策略》要求開展運(yùn)維工作，按周期開展巡視、紅外測(cè)溫、局部放電測(cè)試，密切監(jiān)視設(shè)備健康狀況。按《設(shè)備檢修試驗(yàn)規(guī)范》要求，定期開展設(shè)備檢修及試驗(yàn)，重點(diǎn)檢查絕緣性能及機(jī)械特性，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，降低設(shè)備的故障率。同時(shí)，對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高設(shè)備故障處理能力，是設(shè)備安全、連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行的保障。