分析臺州發電廠1990年以來6KV開關柜的故障原因，按事故原因如電氣連接點過熱、防誤功能失靈及機構卡澀、過電壓與污閃、小動物及外物造成的短路等展開闡述，并提出相應的對策，可為同類型設備提供參考。
關鍵詞：6KV開關柜故障；事故原因；對策
     0　前言
     臺州發電廠有8臺機組，6臺125MW（目前4臺已擴容改造為135MW），2臺330MW，高壓廠用電為6KV中性點不接地系統，共有20段6KV母線，約有270臺開關柜，開關柜型號多達6種。在電氣高壓設備中，6KV開關柜缺陷最多，多次發生過嚴重的事故，最近在2003年5月24日就發生過因6KV十段工作電源開關B相發熱拉弧引起的#5高壓廠變損壞事故。
本文結合我廠自1990年以來發生的6KV開關柜故障，總結分析了故障原因和我廠已采取及應采取的對策，可使我廠在6KV開關設備的運行、維護和管理上有更清晰、明確的工作思路，也可供兄弟廠家同類型的設備提供參考。
     1　電氣連接點的過熱
     1.1  故障案例
（1）98年的＃8A凝泵開關A相動靜觸頭接觸不良燒熔而拉弧，造成母線A、B相相間短路，迅速發展成三相短路，由于高壓廠變抗短路能力差加上高壓引線焊接不良，結果造成＃8高變內部故障、爆炸損毀。
（2）03年5月24日，我廠6KV十段工作電源開關下樁頭（電源進線側）B相觸頭因接觸不良而發熱燒熔，引起對地放電短路，由于過電壓的作用，導致＃5高壓廠變低壓側線圈絕緣擊穿損壞。
     1.2  原因分析
     我廠上述的2起案例中：＃8A凝泵開關為接觸器為CKG1-400/6的F-C開關，開關柜型號GSC-IF型，其隔離插頭為鴨嘴形；6KV十段工作電源開關為SN10－10Ⅱ油開關，開關柜型號GC-2F型，其隔離插頭為鴨嘴形；這兩起事故均為開關隔離插頭與母線靜觸頭接觸不良所致。
     #8A凝泵開關的設計負荷400A，熔絲取315A，而凝泵電機的額定負荷為124.7A，由于開關的設計負荷為電機實際運行負荷的幾倍，在平常運行時是根本沒有發熱現象的，事故原因只是由于動觸頭與靜觸頭接觸嚴重不良而在倒泵后突發產生的（事故后現場分析認為靜觸頭可能沒有插到動觸指中間，只跟動觸頭下部碰觸而造成接觸處嚴重發熱拉�。�。
     6kV十段工作電源開關的設計負荷1000A，但在夏季運行時，其實際負荷不到七、八百安培發熱就較嚴重，一般情況下對發熱較為嚴重的開關進行限制電流運行，即通常把給泵切到另一段母線上。該開關在事故前10來天就因發熱嚴重而處理過，并且在處理時發現動觸頭有燒傷痕跡。
     這兩起故障的主要原因，出在開關的隔離插頭設計上。其截面偏小，又無定位裝置，在小車推進時，動靜觸頭往往不可避免地發生相對偏移，進一步造成導電接觸面減少，再加上在運行中因承受過高的溫升使其觸頭彈簧特性變壞、壓力發生變化進一步加劇接觸不良的程度，以致在電流較大時過熱起弧而燒毀。
     其次，對油開關柜而言，其工作電源開關額定載流量還不夠大，雖然設計負荷為1000A，但其未考慮到使用的環境溫度。根據相關資料可知在其制造試驗時往往環境溫度還不到100C。由此可知其工作電源開關往往是處于重負荷或超負荷運行狀態，其持續的發熱致使主導電回路的各電氣連接點接觸惡化也是間接導致事故發生的原因。
     1.3　采取的對策
（1）在#8凝泵開關出事故后，把#7、8機的F-C開關鴨嘴形觸頭改成梅花型觸頭，增加了接觸的可靠性；又由于該型開關在防誤功能及操作機構方面都存在制造上的缺陷，于2002年#8機F-C開關改成上海通用電氣P/VⅡ-7.2（國內型號KYN33-7.2）型，該開關動靜觸頭為圓形結構，活動范圍大，由于磁場、電場都比較均勻，可以較好地避免局部放電和過熱的，如制造工藝過關的話，該接觸應是相當可靠的（但我廠的情況并非那么理想，動靜觸頭的接觸沒有問題了，卻發生了靜觸臂澆注件斷落的現象，再加上該開關在其他方面如手車搖進機構卡澀、輔助開關觸頭燒熔等，應該說問題還是不少的）。
（2）對我廠老機組的6KV手車式油開關逐步進行改造成ZN73-12/1250的固定式真空開關的工作，改造的原因是多方面的，由于開關在操作性能、防誤功能、絕緣裕度、柜內各功能區及柜間的分隔封閉性的要求等等。由于開關改成固定式真空開關，動靜觸頭之間接觸不良的問題一勞永逸地得到了解決，而且固定式開關的防誤功能的可靠性也較高，應該說選擇固定式的真空開關是選對了方向的。該開關在額定載流量上也有增加，達到1250A，可保證在運行中不致發熱。但目前存在的問題是，固定式開關柜的母線隔離閘刀配置是1000A的，對于工作電源等大電流間隔來說，閘刀接觸處有發熱現象，應考慮改進，增大容量。
（3）對于還未改造的4臺機組的油開關，必須要注意對小車隔離插頭的檢查、維護，防止隔離插頭因接觸不良引起發熱起弧、釀成開關柜事故的可能性。在檢修中應重視對隔離插頭接觸表面、彈簧壓力和動靜觸頭的配合等進行仔細的檢查，對不符合要求者予以認真處理，對動觸頭有燒灼痕跡的及時予以更換。在開關的復役操作中，必須認真檢查隔離插頭的接觸情況，特別注意是否有偏移。運行人員巡回檢查時，應注意檢查隔離插頭有無發熱變色現象�？紤]到在實際運行中開關動靜觸頭接觸處發熱的程度難以觀察，可嘗試在開關動觸頭兩側貼示溫片，根據變色的情況來加以判斷。
（4）加強對開關柜、開關主回路的各連接點的檢查（包括固定式真空開關柜），特別注意各連接螺絲是否緊固、接觸是否良好、有無氧化腐蝕及過熱變色征象，在6KV開關柜大修停母線的情況下，建議對開關柜整體回路的接觸電阻進行測量，以及早發現并消除事故隱患。
（5）對開關室進行整治，降低使用環境的溫度，采用空調降溫。
     2　防誤功能失靈及機構卡澀、拒分拒合
     2.1  故障案例
     95年的＃7磨煤機開關修后未復位到分閘位置，復役操作中，運行人員又未認真核對開關的實際狀態，在手動修推入小車時，防誤閉鎖機構雖動作了，但開關未能自動分閘，造成帶負荷合小車隔離插頭的事故，開關柜燒壞，導致6KV七段母線短路，造成＃4高變故障起火損壞。
     2.2  原因分析
     #7磨煤機開關與老機組其它所有6KV油開關一樣，型號都是SN10－10Ⅱ油開關，但開關柜型號卻不一樣。#7磨煤機開關柜為GC－1型（改造前的原Ⅰ、Ⅱ期油開關柜均是這種類型），其機械閉鎖脫扣裝置比起我廠Ⅲ期的GC-2F開關柜以及1990年更換的6KV一段JYN2-10開關柜的閉鎖裝置，可靠性要差得多。
     防止小車開關在合閘位置推進或拉出開關柜，這是6KV開關柜的防誤功能中最重要的一項功能。若開關能在合閘狀態推進或拉出開關柜，其后果就是帶負荷拉合開關隔離插頭（就相當于帶負荷拉合隔離開關）。
     GC－1型開關柜實現此防誤功能的機械閉鎖裝置是這樣的：在小車開關處于合閘的狀態下，開關兩側的閉鎖導桿處于直立位置，開關是無法推進或拉出的。在忘了主動去把開關分閘的情況下，操作開關時先用操作手柄扳下小車面板上的閉鎖脫扣裝置，使小車兩側的閉鎖導桿處于水平位置，在這同時，通過閉鎖裝置機械連桿的作用使處于合閘狀態的開關脫扣分閘。該機械閉鎖的缺陷是，只要開關兩側閉鎖導桿處于水平位置，而無論開關實際分閘與否，其開關就能推進或拉出開關柜。造成開關閉鎖裝置動作后機構未能分閘的原因有3種：一是由于該閉鎖裝置上側連桿支點位置偏斜而使分閘脫扣板未能動作或其行程不夠，二是由于開關機構嚴重卡澀，三是上述兩種原因兼而有之。＃7磨煤機開關就是這樣而造成了嚴重后果。
     在我廠的油開關及F-C開關中，各種原因引起開關拒分拒合的現象并不少見，雖然除了上述案例外都未造成什么嚴重的后果，但對設備的安全運行來說，卻是個嚴重的隱患。引起開關拒分拒合，究其原因有機械方面的、也有電氣方面的。從機械方面來說，主要原因除了上述所說的機械閉鎖脫扣失靈、操作機構卡澀外，具體說來還有傳動部件變形移位、損壞，分合閘鐵芯卡澀，對CD10機構來說可能四連桿調整不當、連板中間軸過死點偏大或偏小等等。從電氣方面來說，輔助開關傳動桿位置調整不當、觸點接觸不良、分合過程中輔助開關切換過早是其主要原因。
     2.3  采取的對策
（1）加強對所有開關柜的五防驗收，在每次開關柜檢修復役前，檢修人員都要會同運行人員進行五防功能操作驗收，對五防功能有缺陷的一定要認真對待，一般情況下要做到五防功能未可靠修復而不投用。
（2）在小車開關進行復役或停役操作時，必須認真檢查、嚴格監護，確認開關在分閘位置，對蓄能操作機構還應確認在釋能狀態，才能推進或拉出小車。
（3）對所有開關的操作機構應定期進行認真的清掃，在轉動和磨擦部位進行必要的潤滑，防止機構卡澀。對出現過機械卡澀、拒分拒合現象的開關應認真檢查，除了處理好缺陷外，更要查找出相關的原因、做好預防的措施。
（4）對GC-1型開關柜的開關進行檢修時，應認真檢查開關機械閉鎖脫扣裝置上側連桿支點位置，尤其是要保證機械閉鎖脫扣裝置上側連桿不能變形偏斜，確保該閉鎖脫扣裝置的可靠性。目前我廠GC-1型油開關柜還有三段母線，到#4機大修6KV七、八段改造完成后，就只剩下#1機的6KV二段母線了。
（5）目前我廠的開關柜型號眾多，油開關柜有GC-1、GC-2F、JYN2-10，固定式真空開關柜有XGN2-10、XGN66A-12，又有#7、8機的GSC-IF型及兩種類型的KYN柜。結構各不相同，操作機構的缺陷也不相同，五防功能可靠性參差不齊，對此我們應該做到對所有設備的情況都相當熟悉，并且最好還能建立五防功能與機構缺陷的臺帳，對出現過缺陷的隨時登記在冊，加強檢查與監督。
     3　過電壓、污閃與絕緣裕度
     3.1　故障案例
     1990年1月9日的＃1給水泵開關因操作過電壓及絕緣子凝露污穢造成6KV一段開關柜火燒連營的事故，導致4臺發電機組停運，6KV一段開關柜幾乎全部燒損而更換。
     3.2  原因分析
     關于過電壓造成的事故，也不限于上述的#1給水泵事件，還有在"電氣連接點的過熱"中所述的6KV十段工作電源開關B相動靜觸頭接觸不良的事故中，也正因為事故發展過程中引起的過電壓，而造成了#5高壓廠變的損壞。
     對于1990年的#1給水泵操作過電壓，其成因一時難以說清楚，因為#1給泵是在啟動過程中產生事故的。假如在啟動過程中開關跳閘而產生過電壓事故，那成因比較容易解釋，因截流和重燃的作用產生高幅值的過電壓，因為在開斷啟動狀態的電動機時，除了截流過電壓外，還會由于截流過電壓的振蕩頻率很高，極易使開關發生多次的高頻重燃。
     但對于我廠GC-1、GC-2F柜來說，即使過電壓不是很高，有時即使是正常的運行電壓，由于絕緣子和環氧樹脂澆注的CT、PT絕緣爬距較小，絕緣裕度偏低，因此在污穢、凝露的作用下極容易發生沿面閃絡。省電試所高壓室曾對GC-2型開關實際使用的10KV支持絕緣子隨機抽樣進行人工污閃試驗，在模擬運行電壓（恒定加壓法）時污閃電壓為7.0-7.6KV，在模擬合閘加壓（突然加壓法）4KV下的閃絡概率大于50%，由此可見此類絕緣子外絕緣污閃的機率是相當高的。由此也可以這樣來推斷，#1給泵即使在合閘過程中沒有發生過電壓，假如污穢、凝露嚴重，在突然合閘加壓的情況下也足以發生污閃而短路。由于GC-1型開關柜在柜內及柜間是沒有分隔防護的，以致一個間隔短路起火時造成火燒連營的慘重損失。
     另外附帶說一下，對帶電部分如母線、開關隔離插頭相間或對地的空氣距離不夠的開關柜來說，在運行溫度高、濕度大以及空氣中含有雜質等情況下，也比較容易發生電暈放電，最壞情況下也能導致空氣間隙擊穿形成短路。
對于6KV開關柜的過電壓，一般認為主要有這3種原因：
     一是上述所說的開關開斷性能不良，在開斷電動機、變壓器等感性負載，特別是開斷空載電動機、空載變壓器、啟動狀態的電動機，因截流、重燃而產生過電壓。
     二是在中性點不接地系統中，如產生單相間歇性的電弧接地時，則在電網非故障相和故障相將會出現很高的過電壓，非故障相的最大過電壓可達電壓幅值的3.5倍，故障相最大過電壓也可達相電壓幅值的2倍，如上述的6KV十段工作電源開關B相拉弧對地放電，引致A、C相觸頭對地放電（從事故現場可看出三相對地的放電痕跡），且#5高壓廠變的損壞也是A相低壓線圈絕緣擊穿，這可解釋為B相間歇性電弧接地時引起健全相高幅值的過電壓所致的（假如B相是穩定的電弧接地，則非故障相的電壓僅升高到線電壓，不致于造成A、C相對地放電，也不致于造成高壓廠變A相低壓側絕緣擊穿）。
     三是母線壓變鐵磁諧振引起的過電壓，這種過電壓較為常見，主要后果是壓變燒毀，但這種現象在我廠還沒有發生過。
     3.3　采取的對策
（1）在#1給泵開關事故后，6KV一段更換成金屬封閉式的JYN2-10開關柜，對我廠其余的11段GC-1、GC-2F開關柜進行了全工況絕緣改造。對開關相間及相對地空氣距離不夠的加裝了環氧樹脂隔板，對絕緣爬距不夠的絕緣子、環氧樹脂澆注的CT都加粘了環氧樹脂圈，對連通式的開關母線室加裝了柜間環氧樹脂隔板，對母線室與電纜室進行封閉等，大大改善了開關柜的運行條件。
（2）整治了開關室的環境，使粉塵、溫度、濕度都較好地得到了控制，加強了開關及開關柜絕緣部件的清掃工作。
（3）嚴密封閉了開關柜電纜室底部，既防止小動物進入，也防止電纜溝的潮氣侵入受潮。
（4）新改造的開關選用開斷性能良好的真空開關，配置防爆型過電壓吸收器。
（5）新選型的開關柜均嚴格按照DL404《戶內交流高壓開關柜訂貨技術條件》、DL/T539《戶內交流高壓開關和元部件凝露污穢試驗技術條件》、GB3906《3-35KV交流金屬封閉開關設備》的要求訂購，其封閉完善、功能齊全、絕緣裕度大，可有效地防止過電壓、污閃的事故。
     4　小動物及外物造成的短路
     4.1　故障案例
 (1) 94年的＃6給水泵開關因修后忘記將放在B、C相隔離插頭間的游標卡尺取出，又加上運行人員檢查不仔細，在小車推進過程中，造成6KV六段母線短路，＃01高壓備用廠變內部損壞。
 (2) 96年的＃8引風機開關柜因老鼠爬入，造成上隔離插頭兩相短路，開關爆炸。
     4.2　原因分析
上述兩起事故原因是非常清楚的，一是因工作人員遺留工具于開關上，造成開關兩相短路事故，二是因開關柜封閉不嚴，小動物爬入而造成短路事故。
     4.3　采取的對策
（1）應加強檢修紀律和運行紀律。開關檢修后檢修人員應認真檢查，做到"工完料盡場地清"，絕對要防止遺留雜物于開關上或開關柜內；開關復役前，運行人員要嚴格執行目測檢查和絕緣檢測的制度。
（2）做好開關室和開關柜的封堵工作，在開關運行時開關室的門與開關柜的門要隨手關閉，防止小動物進入。
     5　結束語
     隨著我廠設備維護與管理的加強，開關室運行環境的整治改善，也隨著老機組油開關的逐步改造，我廠6KV開關設備的狀況與以前相比確實是大有改善的，但我們不能因此而掉以輕心，對暴露過問題的老開關仍需要加強維護，對還沒有暴露出問題或正在暴露出問題的新開關仍需要加強研究。我們只有做到對設備的狀況了如指掌，只有做到對缺陷的任何蛛絲螞跡都不輕易放過，才能保證我們的設備安全運行。