摘要：针对红花水电站发电机出口开关柜柜体变形及断路器局部接触不良造成短路事故发生的故障原因进行分析，提出出口开关柜改造处理方法及措施。
关键词：红花水电站；出口开关柜；变形；短路；原因分析；处理措施。
1 概述
广西柳江红花水电站位于广西壮族自治区柳江县境内，距柳州市区约25公里，红花水电站是柳江规划的最后一个梯级，是以发电、航运为主兼顾灌溉、旅游、养殖的综合利用工程。
2 故障现象
经过对几次的事故现场进行分析，主要故障原因均为发电机出口开关断路器的梅花触头烧熔引起对起拉弧造成相间及相对地短路故障后主变差动保护动作跳机。
后红花电厂出口开关加装了无线测温系统后，虽未再发生机组跳闸事件，但经对在满负荷运行时存在异常响声的发电机出口断路器停机检查时，发现梅花触头触片的发热变色严重，紧固弹簧也有发热变形的现象，使整个梅花触头功能失效，无法满足正常运行要求，存在严重安全隐患，需进行更换。经检查高压柜体发现柜体局部变形和断路器小车轨道下沉的现象。
3 故障原因分析
红花电厂机组出口高压开关柜安装基础为三条13.2m平行敷设的10号槽钢，柜体正面第一条槽钢与第二条槽钢间距是590mm，第二条槽钢与第三条槽钢间距是1080mm，呈非均匀分布。KYN28-12高压柜总重估值约600Kg，而高压柜柜体龙骨基础只坐在前后两端基础槽钢上，中间基础槽钢并不受力。当断路器分合闸时上下作用力造成柜体局部下沉变形。
另外，手车轨道材料为3mm厚的镀彩锌钢板，其折叠成“』”型平行布置于柜体两侧，两轨道间距82cm，轨道全长62cm。断路器与底盘车重量全部承重于轨道上。同时，断路器在分合闸时产生振动，上下振动力对轨道头尾两端产生冲击，导致轨道下沉变形。断路器本体自重196Kg，加上底盘车超过220Kg。经测量，当断路器小车从试验位摇至工作位时中间段镀铝锌钢板有明显的下沉变形，下沉量最大达到5mm。
4 处理措施
由于触头间错位是由两方面因素引起的，处理时必须围绕这两方面因素进行处理。首先从设备基础槽钢改进，加固基础横梁，防止因载物过重和断路器动作震动而发生变形。再者就是对KYN28-12柜柜体进行改造。更换手车轨道材料，以达到承载断路器重量的强度，并留有一定的裕量防止断路器动作震动变形。
4.1 发电机出口开关柜基础改造
由于电站已竣工多年，对发电机出口高压柜基础槽钢拆除重新安装，已不现实。不但涉及施工单位众多，项目耗费资金巨大，施工工期长，风险极高。发电机出口开关柜基础槽钢改造办法，主要是在发电机出口高压柜原有三条13.2m平行敷设的基础槽钢上，用10号槽钢与原基础槽钢焊接，出口开关柜基础形成“曰”字型槽钢布置。发电机出口开关柜整体重量全部受力在“日”型基础槽钢上，从原先的纵向“三”型布局，变成成横、纵交叉布局槽钢基础（见图1）。柜体与基础槽钢用局部点焊的方式加以固定。当发电机出口断路器分合闸时上下产生的冲击力，由于“曰”基础槽钢的特性，所受力完全分散在基础槽钢架上，防止了柜体局部受力过大而变形下沉。
图一 曰字形基础槽钢底座
4.2 发电机出口开关柜本体改造
由于出口开关柜断路器小车轨道变形下沉，柜体用2mm镀铝锌钢板经多重折弯组装而成略显单薄，无法承受断路器分合闸长期上下震动对柜体的冲击力，需更换发电机出口开关柜。另外，发电机出口开关柜基础位置、主母排进、出线方式、柜体样式已定型，更换其它型号高压开关柜，无法满足现有高压柜接线方式、柜体大小等要求，在不更换现有KYN型号高压开关柜型号的前提下。小车轨道也相应增加镀彩锌钢板厚度，满足小车行走所需的机械强度，防止轨道局部下沉。KYN28-12型开关柜为金属铠装移开式。柜体采用2mm进口敷锌钢板经过先进的多重折边工艺弯制而成，用拉铆螺母.高强度螺栓联接的全封闭式组装结构，防护等级符合IP40。
开关柜由接地的金属隔板分割成四个功能小室，既：母线室、继电器室、断路器手车室和电缆室。各功能单元设有独立的压力释放通道和释放门。KYN28-12户内交流金属铠转移开式开关设备设置有可靠的机械，电气连锁机构，应符合“五防”功能的要求：
防止误分.合断路器；
防止带负荷推入或抽出手车；
防止带电合接地开关；
防止接地开关关合时送电；
防止误入带电间隔。
更换开关柜内电气设备选择的原则为：技术性能好、无油化、体积小、重量轻、便于安装在高压柜内，操作简单、维护方便、安全、所有设备布置在固定式金属铠装中置式成套高压柜内，防护等级为IP40。
4.3高压开关柜改进措施
4.3.1柜体和小车轨道改进
由于出口开关柜断路器小车轨道变形下沉，及柜体用2mm镀铝锌钢板经多重折弯组装而成略显单薄，无法承受断路器分合闸长期上下震动对柜体的冲击力。新更换的发电机出口开关柜，除了发电机出口开关柜基础加固外，还对开关柜体主材进行改进，如增加镀铝锌钢板厚度。由原来2mm镀铝锌钢板，更换为3mm厚镀铝锌钢板，小车轨道也相应增加镀彩锌钢板厚度，满足小车行走所需的机械强度，防止轨道局部下沉。柜体采用3mm进口敷锌钢板经过先进的多重折边工艺弯制而成，用拉铆螺母和高强度螺栓联接的全封闭式组装结构，防护等级符合IP40。
4.3.2柜体通风改进
交流高压电器在工作时由于有电流通过导体而产生电阻阻损耗、介质损耗、集肤效应和邻近效应。所有这些损耗几乎全变为热量，使它的温度升高，原高压开关并未对此采取任何措施，使得高压柜内通风不良，电器设备长期在高温下运行。针对此现象在新高压开关柜中采取了以下改进措施：一、将高压开关在柜后下面部开多条10mm通风槽，通风槽采用密度为1mm不透钢纱网覆盖，防止小动物进入高压开关柜；二、在上高压开关柜上部母排和触头两处上方各安装两120×120mm排风扇，以对高压柜内进行强迫风循环，降低柜内温度，同样采用密度为1mm不透钢纱网覆盖排风扇，防止小动物和其他落物进入高压开关柜影响安全运行。
4.4发电机出口断路器触头温度在线监视
为了及时发现发电机出口断路器触头温度情况，加装了无线测温系统。本系统在断路器触头上安装无线测温传感器，使用无线通讯技术进行信号传输和高压隔离，测温传感器与接收设备之间无电气联系，从而实现了高压隔离，保障设备安全运行。在线无线测温系统终端可进行实时温度监测、保存历史温度数据、各类预警值设置、时间、温度采集频率设置等。当某一点温度达到设定的预警值时，将自动弹出告警信息提醒当值值班人，使值班人员及时能够采取防止温度继续升高的措施。
7 结 语
红花水电站此次发电机开关柜改造，从问题的根本原因入手，减少乃至根除该类问题产生的可能性，有效的保障机组的良好运行，同时也为其他电站出现同类问题处理提供了重要的参考和理论依据。
作者介绍：
罗旭华 男 1974年生 现担任广西红花水电站厂长职务
论文作者:罗旭华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/24
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