高压开关柜是电网中最重要的设备之一, 主要是接受和分配网络电能, 对电网线路实行控制、监视、测量及保护。通过对高压开关柜的生产、安装、运行单位的交流, 并在工作中不断学习与实践经验积累, 现就高压开关柜在运行中常出现的各种异常现象、产生原因以及相应的排除措施进行剖析阐述。
1 高压开关设备在电网中的作用
高压开关设备系指高压断路器、熔断器、负荷开关、隔离开关、接地开关以及成套电器高压开关柜、充SF6气体的组合电器 (即CIS、CGIS) 等的总称。通常我们习惯所说的开关是指高压断路器, 它是高压开关设备中性能最为全面的一种电器, 对电力系统或电网中某一回电力线路、或某一电气设备而言, 用它可以实现关合、开断、保护、控制、调节、测量等作用, 担负着保证电力系统安全、稳定运行的重要任务。
当某一被控制的线路或电气设备发生故障, 只要继电保护发出指令, 高压开关就能实现可靠地开断, 且能根据自动装置发出的指令去实现重合, 或者将永久故障断开与电网的无故障部分隔离, 如果被断开的电气设备是电力系统中的主供电源 (或主要大负荷) , 则根据自动装置发出的指令去实现联切、远切本电站或对方电站的断路器, 甩掉部分负荷 (或电源) , 来保证电网的无故障部分安全、稳定运行。电力系统在正常运行时, 根据调度运行方式等排的指令对断路器、隔离开关等进行倒闸操作, 来达到电网安全、经济运行的目的。
2 高压开关柜的故障判断和处理
高压开关设备发生了故障, 从技术的角度出发, 首先应弄清发生的原因, 否则无法采取防范措施。
2.1 在运行中突然跳闸故障的判断和处理
(1) 故障现象:这种故障原因是保护动作。高压柜上装有过流、速断、瓦斯和温度等保护。 (2) 判断方法:判断故障原因可以根据继电器掉牌、遥信信息等情况进行判断跳闸故障类型。在高压柜中瓦斯、温度保护动作后都有相应的信号继电器掉牌指示。过流继电器 (GL型) 动作时不能区分过流和速断, 在定时限保护电路中过流和速断分别由两块 (JL型) 电流继电器保护, 继电器动作时红色的发光二极管亮, 可以明确判断动作原因。 (3) 处理方法:过流继电器动作使开关跳闸, 是因为线路过负荷。在送电前应当与用户协商减少负荷防止送电后再次跳闸。速断跳闸时, 应当检查母线、变压器、线路。找到短路故障点, 将故障排除后方可送电。过流和速断保护动作使开关跳闸后继电器可以复位, 利用这一特点可以和温度、瓦斯保护区分。变压器发生内部故障或过负荷时瓦斯和温度保护动作。如果是变压器内部故障使重瓦斯动作, 必须检修变压器。如果是新移动、加油的变压器发生轻瓦斯动作, 可以将内部气体放出后继续投入运行。温度保护动作是因为变压器温度超过整定值。如果定值整定正确, 必须设法降低变压器的温度。可以通风降低环境温度, 也可以减少负荷减低变压器温升。如果整定值偏小, 可以将整定值调大。通过以上几个方法使温度接点打开, 开关才能送电。
2.2 储能故障的判断和处理
在应用弹簧储能操作机构的高压柜中, 合闸前必须预先储能方可合闸。储能机构由电动机带动齿轮机构将弹簧拉长。操作方法有电动和手动两种方法。手动不能储能应当是机构出现机械故障。手动可以储能, 但电动不能储能是电气故障。使用时间不久的机构机械磨损不大一般不会出现机械故障。
(1) 行程开关调节不当:行程开关是控制电机储能位置的限位开关。当电机储能到位时将电机电源切断。如果限位过高时, 机构储能已满。故障现象是:电机空转不停机、储能指示灯不亮。只有打开控制开关 (HK) 才能使电机停止。限位调节过低时, 电机储能未满提前停机。由于储能不到位开关不能合闸。调节限位的方法是手动慢慢储能找到正确位置, 并且紧固。
(2) 电机故障:如果电机绕组烧毁, 将有异味、冒烟、保险熔断等现象发生。如果电机两端有电压, 电机不转。可能是碳刷脱落或磨损严重等故障。判断是否是电机故障的方法有测量电机两端电压、电阻或用其它好的电机替换进行检查。
(3) 控制开关故障或电路开路:控制开关损坏使电路不能闭合及控制回路断线造成开路时, 故障表现形式都是电机不转、电机两端没有电压。查找方法是用万用表测量电压或电阻。测量电压法是控制电路通电情况下, 万用表调到电压档, 如果有电压 (降压元件除外) 被测两点间有开路点。用测量电阻法应当注意旁路的通断, 如果有旁路并联电路, 应将被测线路一端断开。
2.3 合闸故障的判断和处理
合闸故障可分为电气故障和机械故障。合闸方式有手动和电动两种, 手动不能合闸一般是机械故障。手动可以合闸, 电动不能合闸是电气故障。
(1) 保护动作:在前面已经分析过保护动作使开关跳闸。开关送电前线路有故障保护回路使防跳继电器作用, 合闸后开关立即跳闸。即使转换开关还在合闸位置, 开关也不会再次合闸连续跳跃。
(2) 防护故障:现在高压柜内都设置了五防功能, 要求开关不在运行位置或试验位置不能合闸, 也就是位置开关不闭合, 电动不能合闸。这种故障在合闸过程中经常遇到, 此时运行位置灯或试验位置灯不亮。将开关手车稍微移动使限位开关闭合即可送电。如果限位开关偏移距离太大, 应当进行调整。
(3) 电气连锁故障:高压系统中为了系统的可靠运行设置一些电气连锁。例如在两路电源进线的单母线分段系统中, 要求两路进线柜和母联柜这三台开关只能合两台, 如果三台都闭合将会有反送电的危险。并且短路参数变化, 并列运行短路电流增大 (进线柜连锁电路串连母联柜的常闭接点, 要求母联柜分闸状态进线柜可以合闸。母联柜的连锁电路是分别用两路进线柜的一个常开和一个常闭串连后再并连。这样就可以保证母联柜在两路进线柜有一个合闸另一个分闸时方可送电) 。在高压柜不能电动合闸时, 首先应当考虑是否有电气连锁, 不能盲目地用手动合闸。电气连锁故障一般都是操作不当, 不能满足合闸要求。例如合母联虽然进线柜是一分一合, 但是分闸柜内手车被拉出, 插头没有插上。如果连锁电路发生故障, 可以用万用表检查故障部位。利用红、绿灯判断辅助开关故障简单方便, 但是不太可靠。可以用万用表检查确定。检修辅助开关的方法是调整固定法兰的角度, 调整辅助开关连杆的长度等。
(4) 控制回路开路故障:在控制回路中控制开关损坏、线路断线等都使合闸线圈不能得电。这时候合闸线圈没有动作的声音。测量线圈两端没有电压, 检查方法是用万用表检查开路点。
(5) 合闸线圈故障:合闸线圈烧毁是短路故障。这时候有异味、冒烟、保险熔短等现象发生。合闸线圈设计为短时工作制, 通电时间不能太长。合闸失败后应当及时查找原因, 不应该多次反复合闸。特别是CD型电磁操作机构的合闸线圈, 由于通过电流较大多次合闸容易烧坏。在检修高压柜不能合闸的故障时经常使用试送电的方法。这种方法可以排除线路故障 (变压器温度、瓦斯故障除外) 、电气连锁故障、限位开关故障。故障部位基本可以确定在手车内部。所以在应急处理时可以用试验位置试送电, 更换备用手车送电的方法进行处理。这样可以起到事半功倍的效果并且可以减少停电时间。
2.4 分闸故障的判断和处理
分闸故障也可分为机械故障和电气故障。电气故障主要有控制回路开路、线圈故障、辅助开关故障等。
(1) 故障现象:当红灯不亮时电动不能分闸是辅助开关故障。分闸线圈烧坏时有冒烟、异味、保险熔短等明显现象发生。控制回路开路故障是指转换开关及其它部位断线, 这时跳闸线圈不能得电。
(2) 在检查线圈故障时可以用万用表测量线圈两端电阻。电阻过小或为零时内部匝间短路, 电阻无穷大时内部开路。查找开路故障的方法是用万用表测量电压、电阻进行判断, 开路点有电压, 电阻无穷大。
2.5 机械故障的判断和处理
高压柜常见的机械故障主要有:机械连锁故障、操作机构故障等。故障部位多是紧固部位松动、传动部件磨损、限位调整不当等。
(1) 机械连锁故障:为了保证开关的正确操作, 开关柜内设置了一些机械连锁。例如手车进出柜体时开关必须是分闸。开关合闸时不能操作隔离开关等。这类故障形式多样, 应当沿着机械传动途径进行查找。一般防护机构比较简单, 与其它机构很少交叉, 查找比较方便。
(2) 操作机构故障:操作机构出现故障最多的部位是限位点偏移。例如在CT8型机构中扇形轮与脱扣半轴啮合量是机构调整的关键。啮合量较大, 脱扣阻力就大, 容易卡死。啮合量较小, 容易连跳, 不能合闸。调整的方法是改变限位螺栓长度和分闸连杆的长度。
尽管高压柜的故障形式多种多样, 但只要能在事故跳闸、电动手动不能分合闸情况下判断出高压开关柜的几种常见电气或机械故障, 根据故障现象和检查结果确定故障部位, 就能很快将故障排除。
3 对保证开关设备安全运行的几点建议
3.1 重科学, 做好产品选型
断路器的适应工况, 是经产品开发时预考虑采取了措施, 再经实际工况验证后得出的结论。新装或更换产品的选型必须要针对使用现场的实际要求;查对工况验证的试验报告后, 证明确实具备所需的功能才能选用。
3.2 认真做好设备全过程管理
从选型、制造质量、安装验收、运行维护、检修须试等各个环节均要认真, 对于问题、运行中影响大的产品, 在制造过程中还应有目的地参加监制, 将先天性的缺陷消灭在正式投产前。投产后, 按规定定期进行维护、检修, 使高压开关设备经常保持在技术条件应具备的性能, 并保证随时都能可靠、灵活的动作。
3.3 正视制造、安装中遗留的问题, 积极采取完善措施
制造或安装时, 对存在的问题只要发现了, 不能轻易放过, 更不应等待, 应积极采取措施, 重大问题, 甚至要找制造厂进行研究, 更不能等出了事故再采取措施。
3.4 务必正确对待开关设备运行中发生的一切异状
在安全管理方面, 应重视运行分析, 首先应抓不安全苗头;发生了异常、障碍及事故, 必须认真, 彻底地找出原因, 拟出防止对策。
3.5 认真贯彻、执行反事故技术措施
反事故技术措施是从历年的事故教训中总结出来的, 已经交了大量的学费, 不能重路过去发生过事故的覆辙。
摘要：本文主要对高压开关柜的故障原因进行了探讨, 并提出相应的处理措施, 可供参考。
关键词：高压开关柜,设备作用,故障判断,处理措施
参考文献
[1] 户内高压开关柜订货技术条件DL404-91.中华人民共和国行业标准[S].
[2] 宋杲, 顾霓鸿.高压开关设备运行及故障分析[J].供用电, 2007, 2.