深圳供电局有限公司 广东深圳 518000
摘要：10kV高压开关柜作为在变电站应用的主要设备型式，在2000年前后普遍采用的XGN柜伴随着运行年限增长，逐渐暴露出机构故障及发热等缺陷，给现阶段的设备运维工作带来了极大的挑战。虽然近年来设备管理水平在不断提高，深圳电网开关柜故障呈逐年减少趋势，但仍占一次设备故障的主要部分。本文针对日常工作中遇到的设备缺陷，分析各类缺陷的形成原因，总结设备管理工作上行之有效的管理方法，探讨开关柜运维的管理策略，为开关柜的检修维护工作提出一些参考意见。
关键词：开关柜；断路器；检修；发热
1深圳电网设备现状
10kV高压开关柜是以高压断路器为主体的电气设备，根据电气一次主接线图将控制电器、保护电器和测量电器等高低压电器及母线、载流导体、绝缘子等装配在封闭的或敞开的柜体内的装置，其中XGN型开关柜是一种将高压断路器固定安装的型式[1]。高压断路器安装在开关柜的固定架构上，结构简单，价格便宜，因没有隔离触头，不容易出现接触不良引起的温度过高，甚至造成对地击穿的严重事故，但也存在柜体高度和宽度偏大、检修断路器困难以及检修时间长的缺点。
现深圳电网在运变电站中，10kV 开关柜采用早期XGN 型设备的占比较大，XGN柜主流配备为ZN28-12 断路器和GN22（GN30） 刀闸等。统计至2018年的运行数据，开关柜总计约15400面，其中XGN柜约3800面，占总数量的四分之一。XGN柜投运时间集中在2000年前后，普遍运行达10年及以上。由于该型设备已经有较长的运行年限，在运行中经常发生开关柜内的设备发热、真空泡破裂、机构故障及绝缘老化等缺陷，因缺陷导致设备故障停运的事故时有发生，给设备的运维管理带来了极大的挑战。
2检修策略
现行设备检修策略按公司的管理规范执行，设备的检修分为A，B，C三类。 原则上A类检修应包括所有B类检修项目，B类检修应包含C类检修项目。A类检修是指设备需要停电进行的整体检查、维修、更换、试验工作。B类检修是指设备需要停电进行的局部检查、维修、更换、试验工作；需要停电或不停电进行周期性的试验工作。C类检修是指设备不需要停电进行的检查、维修、更换、试验工作［2］。
在承接公司管理规范的基础上，变电管理所也相应采取了一些有针对性的措施以提升设备健康状态，如外置式CT19机构不停电维护、GN30刀闸专项巡视及大电流柜通风散热能力改造提升工作，结合周期性检修工作提升XGN柜的运维管理水平。近年来，在提升设备健康水平、降低设备故障上已经取得了明显的成效。
3开关柜常见缺陷分析
3.1 隔离开关发热、卡涩。XGN柜主流配置为GN22、GN30刀闸，刀闸发热情况突出，也存在触指脱落、烧毁、炸裂、瓷套开裂等现象。其中GN22刀闸因触头闭锁结构的设计缺陷导致的操作困难尤为突出。触头运行日久，载流铜排材料不达标、镀银层脱落及触头压力降低带来的发热缺陷频繁发生，加之现今的运维手段不足以开展触头压力、触头镀银层等检测来评估状态，随着现今电网负荷逐年上升，隔离开关质量问题爆发的愈来愈多。
3.2 绝缘老化。热缩护套在开关柜内长时间耐受强电场、高温环境，老化严重甚至脱落。支柱瓷瓶因早期生产工艺落后，已开始出现开裂、老化以及强度下降。瓷瓶因积灰、脏污发生爬电、放电乃至击穿。
3.3断路器故障。真空泡开裂、漏气以及导电部件老化发生发热缺陷，现今原厂配置的真空泡已处于淘汰边缘，故障后修复配套极其困难。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆真空泡为全密封机构，日常运维极难发现问题，运行中发生故障直接造成停电，而其直接关联用户用电体验的特性给设备管理带来了极大的挑战。
3.4机构卡涩、控制回路异常。作为典型配置的CT19外置式机构，原装外罩密封不严，导致机构较易积灰并存在小动物进入的隐患，因出厂时采用黄油润滑，这些油脂涂抹时间较早，部分存在积灰结垢现象，润滑性能已经大幅下降，普遍存在机构锈蚀、操作卡涩问题，容易造成开关拒动误动，甚至越级跳闸。机构上二次元件老化问题突出，导致“越级跳闸”、“无法合闸”、“开关偷跳”、“二次回路短路烧焦”、“储能异常”缺陷频发。
3.5 柜内发热。发热问题主要集中在大电流柜及母线室，因原柜体设计仅有一处强制风道，没有有效的对流通道，空气进入开关柜之后受到阻力开始杂乱无序的流动，散热效率低下。发热会加速绝缘件老化、绝缘护套脱落，导致导电接触面发热变形甚至烧熔。
4高压开关柜性能提升管理策略
4.1定期体检。在执行公司周期性检修工作的基础上，结合开展外置式CT19机构不停电维护、GN30刀闸专项巡视，综合开展一系列的周期性不停电检查工作，主动排查设备隐患，提早开展配套物资筹备，为停电检修工作提供参考依据。
4.2 外置式CT19机构外罩改良更换。针对外置式机构的设计缺陷，改良外罩设计，储能手孔增设可开启式盖板，计数器等运行中需观察部位加装透明观察窗，其余部位一概加装密封。经实践验证，在原外罩基础上即可实现改良并能节省维修成本。经改良后的外置式机构积灰和防小动物问题已基本得到解决。
4.3 通风散热改造。为改善运行环境，提升散热能力，将开关柜原有散热系统进行改造提升柜体散热能力。实践证明在开关柜顶部增加强制排风机，上端形成负压，进行强制对流，变被动为主动，保证柜内空气流动从无序改为有序，极大提高了产品的通风散热效率。
4.4 加装红外观察窗。原开关柜只是在柜体上装配一块塑料隔板供观察用，极不方便开展红外测温工作，可结合通风散热改造工作在柜体上加装红外观察窗，便于日常运维工作中能有效开展红外测温工作。
4.5 采用新型GN30刀闸更换GN22刀闸。将原GN22型刀闸该型替换为GN30刀闸，彻底消除GN22刀闸因触头闭锁结构的设计缺陷导致操作困难的问题，现如今新型GN30刀闸在载流及散热性能上的技术改良亦能很好的解决发热问题。
4.6加装温度在线监测。因为传统的红外测温对于柜内设备来说精度不高，在不影响开关柜局放和耐压的情况下，在发热关键点安装温度监控传感器，增加可视化的智能在线测温装置[3]，可以提高测量精度，并且结合历史数据进行大数据分析发现潜在的隐患。
结束语：
经过多年的摸索与总结，针对XGN柜开展的综合治理工作，在开关柜设备的性能提升上取得了显著的成效，在我所统计的10kV母线越级跳闸次数，缺陷率等关键指标上均得到了有效的提升。
参考文献：
[1]GB 3906-2006 3.6 kV～40.5 kV. 交流金属封闭开关设备和控制设备[S]．
[2]Q/CSG 1206007—2017. 电力设备检修试验规程［S］．
[3]张忠蕾,郝学磊,吕琨.变电站开关柜温度监测系统设计[J].机电元件,2013,1:7-8,22.
论文作者:徐刚
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/24
标签：开关柜论文; 设备论文; 缺陷论文; 工作论文; 机构论文; 断路器论文; 测温论文; 《防护工程》2019年第3期论文;