随着电网的不断发展,变配电装置特别是成套开关柜的使用数量增长很快,尤其在城市电网中,成套因其功能齐全、占地少和建设工期短等优点而被大量采用。其中,无油化的真空和六氟化硫断路器成为首选元器件。成套开关柜的使用解决了不少用分散元件按传统方法组装无法实现的方案,而且安全可靠性大为提高,但在运行中也发生了一些事故,有的还造成了极其严重的后果。
究其原因,很多是选型设计和制造方面的问题,也有运行维护不当造成的。应该从设计到选型以及从运行到维护,要求对成套开关柜实施综合治理,以便充分发挥成套开关柜的优势,从而提高电力系统的安全运行水平。
接下来我们介绍一下在运行中发生的主要问题。
1.绝缘方面
由于脏污、潮湿甚至凝露等不良的运行环境,使原有的户内10~35 kV开关柜的绝缘事故明显增多。问题的严重性还在于发生这种绝缘事故后的切除时间相当长,因而短路电流和短路电弧波及的范围很大,抢修恢复困难,直接损失、间接损失都很大。
近年来,35 kV开关柜在梅雨季节的放电事故也时有发生,特别是有些老型号开关柜的支持绝缘子和隔离开关瓷瓶的瓷裙既小又少,爬电比距只有110左右。有些开关柜的环氧流变与断路器安装在同一个间隔内,一旦发生事故,本间隔断路器即使动作也不能切除故障,只有等母线的进线断路器在数秒后动作才能把故障切除。
此外,小动物引发的绝缘事故也不能忽视。某电厂曾统计过1990年前后共十余年的厂用电系统事故,约有40%是由于小动物引起的。另有一个电厂在较短时期内先后发生两次厂用电系统短路事故。第一次因短路持续时间长烧损严重而没有找到事故的确切原因,第二次很快查明事故起因是老鼠所为。成套开关柜的封闭等级至少为IP 2X,电缆引出孔一定要堵牢,任何部位都不能留有大于12.5 mm的孔洞。
2.导电回路故障
导电回路故障也是成套开关柜的一种灾难性事故,其后果往往十分严重。问题的复杂性在于目前尚无有效手段监视和预报。导电回路故障大多发生在各连接处(包括固定连接和动静触头连接),有的设备虽然铭牌额定电流选得相当大,而实际工作电流不大,好象留有很大裕度,但是导电回路的接触不良和发热现象是恶性循环,如不能及时发现和制止,最终将会酿成事故。
运行实践证明,由于触头接触不良导致成套开关柜导电回路事故的次数较多。从理论上分析,成套开关柜的上下两个接插件相当于闸刀水平运动的两把隔离开关,如果设计和选型良好,制造工艺可靠,安装到位,应该是可以保证安全运行的。但在实际运行中由于触头接触不良发生的事故却占很大的比例。
3.机械故障
由于开关柜的机械传动和闭锁环节较多,发生故障次数多,故障类型也多。多发的是操动机构的故障,包括电气回路各元件及其连接等各个环节,电磁机构的分、合闸,弹簧操动机构储能电机的机械、电气方面的缺陷以及储能、分闸、合闸结构方面的簿弱环节。还有断路器本体的缓冲和导向不良造成的事故。机械故障多数会导致拒动或误动,但一般来说直接损失较小,恢复处理也比较容易。
4.元器件缺陷尤其是真空灭弧室漏气
元器件故障率最高的是中压真空断路器灭弧室的漏气缺陷。1997年有个新投运变电所的10台真空断路器预防性试验中发现有9个灭弧室漏气,制造厂及时给予更换,并承诺如再有不正常漏气将给以赔偿。1997年9月江苏省某220 kV变电所的ZN 23235真空断路器本身在开断电容器组时发生三相短路事故,而电容器组却安然无恙,这显然不是真空断路器分闸电容器组时产生过电压的问题,很可能是真空灭弧室的质量问题。
以上讲述了成套开关柜在运行中存在的4大问题,在设计和生产开关柜是要尽量避免这些问题,业主在使用和维护开关柜的过程中也要特别注意以上几点,尽早做好防治。