KYN37A-40.5型开关柜故障问题分析和改进措施 |
| 2013-02-27 15:04 作者：王 喆 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网文 据《硅谷》杂志2012年第22期刊文称，针对110kV某变电站KYN37A-40.5型开关柜在运行中经常性发生故障问题，进行故障分析，找出原因，提出一套完整的改进措施，解决该开关柜内设备放电等故障问题，预防事故的发生，确保设备的安全稳定运行。
关键词：开关柜；故障；分析；改进措施
0引言
110kV某变电站于2007年7月启动投运，该站35kV开关柜为KYN37A-40.5型产品，内配ZN85-40.5型断路器，系统内使用很少，存在结构设计隐患，柜宽1.2米，柜内设备相间间距很小，且母线室、电缆室分别安装电流互感器，使得母线室A、C相电流互感器对B相触头盒距离进一步减小，最小距离只有100mm。该开关柜运行工况极差，尤其是遇雨季等空气温度较大的天气时，放电故障频发，存在的极大安全隐患。
1存在问题
该110kV变电站处于负荷密集区，35kV共带出线10回（含双回备供3回），2回为石油化工企业供电、2回为化工企业供电，3回为电石企业供电，3回为硅铁企业供电。35kV负荷约8万KW，最大时可达10万KW。110kV系统与一座330kV变电站及一座110kV变电站相连，并带双回石油化工用户，石油化工用户低压设备（变频电机）装有低电压脱扣保护，灵敏度很高（低电压门槛值65V，0.5S）。相连的110kV变电站110kV系统也带石油化工企业运行，该用户低压设备（变频电机）也装有低电压脱扣保护，灵敏度更高（低电压门槛值75V，0.5S）。另一石油化工、用户低压设备（变频电机）亦装有低电压脱扣保护，灵敏度度也很高（低电压门槛值70V，0.5S）。该地区电网一旦发生故障引发电压瞬降，且不能快速恢复（0.5S内），以上三家企业变频电机均会因低压脱扣保护动作跳闸，会引发很大经济损失，甚至出现安全生产事故。
该开关柜内手车进出轨道设计也不合理，在开关柜内两侧中下部各安装三个带槽铁轮，手车在进行倒闸操作时进出十分沉重，经常拉不出来，推不进去，长期操作后手车出现一定程度变形。
开关柜内电缆室处的电流互感器相间距离非常近，投运前为了防止绝缘距离不够，厂家在三相电流互感器相间加装了绝缘挡板，加装绝缘挡板后，电流互感器与绝缘挡板紧贴，基本已无间隙，运行过程中柜内湿度变化过大时容易产生凝露，极易发生爬闪，该变电站在运行过程中巡视发现35kV配电室臭氧浓度很高，判断开关柜运行中绝缘部件的电晕非常严重。
2011年9月5日00:03该变电站35kVI母YH在运行过程中烧损，1号主变中复压过流I段保护动作，2号主变中复压过流II段保护动作，3500开关、3501开关跳闸，35kVI段母线失压，23:41隔离故障点后35kVI段母线恢复运行。9月11日9:16，35kV3620开关柜内LH、绝缘子闪络，1号主变中复压过流II段保护动作，2号主变中复压过流I段保护动作，3500开关、3502开关跳闸，35kVII段母线失压，21:35隔离故障点后35KVII段母线恢复运行。故障发生时（切除故障时间1.86秒），系统电压波动，110kV两条化工企业专线低压脱扣保护动作（整定时间为0.4-0.5秒），负荷全甩。同时运行中发现3611出线电缆B、C相、3613出线电缆C相、3620、3616出线电缆不同程度出现电晕现象。
2问题分析
该站35kV负荷性质特殊，10条出线（含双回备供3条），带负荷7-8万KW，最大时可达10万KW。用户均为非线性、高耗能冲击化工企业。负荷性质决定了它供电特殊性，即高耗能、周期性对电网冲击。如遇2-3家用户同步生产（约4小时放电极1次），电压瞬时变化很大。根据监测，该站35kV母线电压波动最大时可达额定值2倍以上，且同一时刻三相电压之间相差很大，使得系统内绝缘部件劣化、老化速度明显加快，绝缘强度降低，在绝缘最弱处首先击穿（2007年经专业科学检测机构测试，此种用户稳态时产生的谐波不是很大，但在投切和启动瞬间，会造成电网电压巨大偏差和冲击性谐波，会对系统运行设备造成积累性伤害）。
该站选用KYN37A-40.5型35kV开关柜，内配ZN85-40.5型断路器，存在结构设计隐患，柜宽1.2米（目前只有ABB为此宽度，其它柜型1.4米），相间间距很小，且母线室、电缆室分别安装电流互感器，使得母线室A、C相电流互感器对B相触头盒距离进一步减小，最小距离只有100mm，开关柜电缆室电流互感器距离更近，相间加装绝缘挡板后，电流互感器与绝缘挡板紧贴，基本已无间隙，所接用户均为电石厂、硅铁、石油化工等高耗能企业，由于该站负荷较为特殊，变电设备长期受非线性大负荷冲击，绝缘严重劣化，进行交流耐压试验时，加压至40kV时，多处出现爬电现象。
35kV母线室照片
变电站设计雨水排放为自渗型，35kV高压配电室、10kV高压配电室、继电器室及辅助厂房屋顶雨水均向35kV电缆沟方向排放，遇降雨量较大时雨水不能及时排放，沿电缆沟盖板缝隙处倒灌至电缆沟内，35kV电缆沟内自渗孔不能及时将注入雨水渗入地下，自渗孔内淤泥过多后雨水自渗更加缓慢，导致雨水长期积蓄在电缆沟内，该变电站投运后由于地处当地工业园，负荷增长较快，变电站备用设备间隔很快都接入了用户线路，先后扩改建了部分间隔，扩改建等工程施工后，由于施工队伍杂乱且施工工艺粗糙，加之管理单位对电缆沟道内封堵验收不彻底，导致部分35kV线路投运时户外电缆沟通向户内时孔洞封堵不严，35kV电缆沟内潮气从电缆孔洞进入35kV开关柜内，35kV开关柜内设备不时有受潮现象发生，设备受潮后绝缘随之降低，受大负荷冲击电压波动时极易发生放电现象，严重时设备发生损毁。
3改进措施
1）对35KV开关柜绝缘严重降低的部件进行了隔离处理，及时对35kV开关柜内变形及绝缘严重降低的部件进行了更换处理，并购置一定数量的备件以备设备故障时使用，用防火砖、油泥对通往户内的电缆沟进行封堵。
2）针对35kV高压配电室温度较大，柜内设备运行环境较差，对35kV高压配电室、10kV高压配电室、继电器室及辅助厂房屋顶排水设施进行改造，将原设计厂区内自渗改为通过埋设排水管直接排至站外，并清理了电缆沟内淤泥，对电缆沟加装通风设施，为35kV高压配电室加装2台大功率工业除潮装置，加装1台柜式空调，24小时对35kV高压配电室进行除潮处理。
3）积极与用户沟通交流，解释发生问题的原因，同时要求用户组织设计院、设备厂家就变频电机因电压瞬降引发低电压脱扣跳闸问题进行研究，在用户侧加装电机防电压闪变措施，适当调整低电压动作定值，提高用户侧抗扰动能力，采取有效措施解决低压甩负荷问题，并做好应急预案。
4）校核变电站主变、35kV出线及用户保护定值，为该站35kV母线加装母差保护，（该站投运时35kV未安装母差保护），按照“保主保重”原则，快速切除35kV系统故障，降低故障对系统的冲击和对敏感用户的影响，为了提高该地区电能质量，在该站35kV装设一组动态无功补偿装置（简称MSVC）。
4结语
通过以上措施的实施，目前该变电站35kVKYN37A-40.5型开关柜已经运行正常，设备故障已较改进前有明显下降。随着电力市场的发展，对供电可靠性的要求越来越高，特别是在该区域有两家供电企业，提高变电设备运行的可靠性已经显得越来越重要，单纯的靠一些改进措施，不能从根本上解决设备在运行中发生故障的问题，必须要吸取教训，强化科研审查、设计审查工作，完善设计审查大纲，从源头上堵住隐患，在设备产品选型、验收过程以及运行维护上都要进行严格把关，要解决35kVKYN37A-40.5型开关柜在运行中故障问题的根本办法是更换该开关柜。
作者简介：
王喆（1980-），男，陕西榆林人，大学本科，运维检修部主管，工程师，榆林市供电公司，主要从事电网设备修试和管理方面的工作。 |
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