什麼是開關櫃
開關櫃由一個或多個低壓開關設備和與之相關的控制、測量、信號、保護、調節等設備，由製造廠家負責完成所有內部的電氣和機械的連接，用結構部件完整地組裝在一起的一種組合體。開關櫃的主要作用是在電力系統進行發電、輸電、配電和電能轉換的過程中，進行開合、控制和保護用電設備。開關櫃內的部件主要有斷路器、隔離開關、負荷開關、操作機構、互感器以及各種保護裝置等組成。以下視頻具體解剖了細節：
開關櫃的故障分析和對策
12～40.5kV開關櫃設備是電網系統中運行數量最多的一次變電設備，近年來，開關櫃事故頻發，造成了經濟損失、人員傷亡等不好的社會影響。
其事故隱患及固有缺陷主要集中在接線方式、內部電弧釋放能力、內部絕緣、發熱和防誤閉鎖等方面，通過制定針對性的對策，開關櫃、環網櫃事故數量大大減少，電網運行可靠性穩步提升。
1、接線方式隱患-隱患類型- TV櫃內避雷器直接連接母線
根據典型設計規範要求，TV櫃內避雷器須經隔離手車連接母線，而TV櫃內倉位佈置、接線方式多樣，部分TV櫃內避雷器未通過隔離手車連接至母線上，當對TV進行檢修時，拉開隔離手車，避雷器仍帶電，給進入倉內作業的工作人員帶來觸電風險。TV櫃內避雷器主要有以下幾種接線形式，如圖2所示：
圖2 開關櫃接線方式隱患
1）接線方式一：TV櫃內避雷器與TV安裝於後倉，熔斷器安裝在手車上，避雷器直接與母線相連，TV通過隔離手車與母線相連；
2）接線方式二：TV櫃內避雷器安裝在母線室內，直接與母線相連，TV與熔斷器安裝在手車上；
3）接線方式三：TV櫃內避雷器單獨安裝在後倉或前下倉，直接與母線相連，TV與熔斷器安裝在手車上。
4）接線方式四：TV與熔斷器安裝在XGN系列固定櫃隔室內，避雷器單獨安裝在另一隔室，直接與母線相連；
5）接線方式五：避雷器、TV和熔斷器都安裝於後倉，避雷器直接與母線相連，TV通過隔離手車與母線相連；
6）接線方式六：避雷器、熔斷器和TV安裝於同臺手車，避雷器接於熔斷器後級。該佈置方式屬於錯誤接線，運行中一旦熔斷器熔斷，設備將失去避雷器保護。
1.1.2 開關櫃下櫃與後櫃未完全隔離
部分KYN系列主變進線開關櫃、母聯開關櫃、饋線開關櫃等開關櫃的下櫃與後櫃未完全隔離，工作人員進入下櫃可能誤碰母線或電纜頭帶電部位，造成觸電。開關櫃下櫃與後櫃未隔離隱患如圖3所示：
圖3 開關櫃下櫃與後櫃未隔離隱患
1.2對策
對存在接線方式隱患的開關櫃進行一次接線改造。開關櫃接線方式改造示意圖如圖5所示：
圖5 開關櫃接線方式改造示意圖
1.2.1 TV櫃內避雷器接線方式技術改造方案
1）對於接線方式一，拆除隔室內部的避雷器，TV接線方式不變，封堵原母線室穿牆孔，將避雷器放在手車上改裝成熔斷器避雷器手車，且避雷器與熔斷器、TV迴路並聯。
2）對於接線方式二，拆除母線隔室的避雷器，將避雷器移到手車上改裝成熔斷器和避雷器共手車，增加下觸頭盒安裝板、觸頭盒擋板及活門機構，將TV安裝在後倉，通過引線連接至隔離手車下觸頭。該方案可在原手車上實施，也可考慮更換新手車。
3）對於接線方式三，拆除原隔室的避雷器，將避雷器移到手車上改裝成熔斷器和避雷器共手車，封堵原母線室穿牆孔，增加手車下觸頭盒安裝板、觸頭盒擋板及活門機構，將TV安裝在後倉，通過引線連接至下觸頭上。該方案可在原手車上實施，也可考慮更換新手車。
4）對於接線方式四，拆除其它隔室內部的避雷器，把避雷器移到熔斷器、TV隔室內，連接至隔離開關斷口後，且與熔斷器、TV迴路並聯。
5）對於接線方式五，避雷器，TV安裝位置不變，將原避雷器引線直接連接到隔離手車下觸頭，封堵原母線室穿牆孔。
6）對於接線方式六，該佈置方式屬於錯誤接線，運行中一旦熔斷器熔斷，設備將失去避雷器保護。拆除原手車中的避雷器、熔斷器，改變接線位置，使避雷器接於熔斷器的上級，且與熔斷器、TV迴路並聯。
1.2.2 開關櫃下櫃與後櫃未完全隔離防範措施
由於此類開關櫃產品結構定型，如在改造中加裝隔板會改變其內部結構形式及空間分佈，產品內部防護性能無法保證，因此在進入櫃內作業時必須確認主變10kV側轉檢修、主變開關轉檢修，方可進行工作。
2、內部電弧釋放能力不足
2.1隱患類型
在實際運行中，金屬封閉開關櫃本身有缺陷，加之運行條件惡劣導致的絕緣性能劣化或誤操作等原因，都會造成內部發生電弧故障。短路產生的電弧溫度高、能量大，電弧本身是質量極輕的等離子氣體，在電動力和熱氣的作用下電弧會在櫃內高速移動並造成故障範圍迅速擴大。在此情況下，絕緣材料氣化，金屬融化，開關櫃內部溫度及壓力驟升，如果未設計或安裝合格的壓力釋放通道，巨大的壓力會造成櫃體隔板、門板、鉸鏈、觀察窗嚴重變形甚至斷裂，電弧產生的高溫氣流噴出櫃體，造成設備附近的運行維護人員嚴重灼傷，甚至危及生命安全。當前在運設備存在未設置洩壓通道、洩壓通道設置不合理、內部電弧釋放能力未經試驗驗證以及試驗時的考核不嚴格等問題。
2.2對策
【選型】開關櫃內部故障電弧性能應為IAC級，內部電弧允許持續時間應不小於0.5s，試驗電流為額定短時耐受電流。對於額定短路開斷電流31.5kA以上產品可按照31.5kA進行內部故障電弧試驗。
【改造】加裝或更改洩壓通道，嚴格按照型式試驗標準要求進行內部電弧試驗驗證。
【保護】適當壓縮主變壓器各段保護級差，減少故障電弧的持續破壞時間。
4、發熱缺陷
4.1隱患類型
迴路連接點接觸不良，接觸電阻增大，發熱問題突出，如隔離觸頭接觸不良；金屬鎧裝式櫃體通風口設計不合理，空氣不對流，散熱能力差，櫃內發熱問題較多；穿牆套管、電流互感器等安裝結構形成電磁閉合迴路從而產生渦流，造成部分隔離擋板材質發熱現象嚴重；部分封閉開關櫃內乾式設備（澆注式電流互感器、澆注式電壓互感器、乾式變壓器）選用的繞組線徑不足、澆注工藝控制不嚴，極易發生過熱損壞。
4.2對策
加強開關櫃的散熱，加裝送風機及引風機；結合停電機會，檢查動靜觸頭接觸壓力，必要時予以更換，同時更換疲勞的觸頭彈簧。加大櫃體內部測溫技術研究，應用無線測溫等新技術解決測溫難問題。
5、防誤閉鎖不完善
5.1隱患類型
大部分開關櫃都裝配了防誤閉鎖裝置，但其防誤閉鎖全面性、強制性並未達到要求。部分鎧裝式開關櫃的後部上櫃門為可開啟方式，無防誤閉鎖，無雙隔離擋板，打開後就可直接觸及帶電部位，且螺絲為普通內六角螺絲，易發生開啟櫃門誤入帶電櫃內的觸電事故；部分主變、母聯、TV、所用變等無接地開關的開關櫃，後部下櫃門未與接地開關形成機械閉鎖，可拆除螺絲直接打開後櫃門，未關櫃門的情況下也能合閘送電，易造成檢修人員誤開、誤入帶電間隔，發生人員觸電事故；部分開關櫃後櫃門上、下兩部分不能獨立閉鎖，上櫃門依靠下櫃門閉鎖。當合上出線接地開關，下櫃門閉鎖解除，後上櫃門也可打開，易造成觸電事故。如KYN28型開關櫃；部分開關櫃手車拖出後，可以輕易的將絕緣隔離擋扳推上，沒有防誤閉鎖，帶電體暴露，工作人員易誤開啟開關靜觸頭活門檔板，造成觸電事故。
5.3對策
針對開關櫃防誤功能不完善，對於後部上櫃門可開啟，且打開後就可直接觸及帶電部位的高壓開關櫃加裝機械掛鎖，配置微機防誤程序鎖進行閉鎖；在GG1A、XGN等開關櫃上加裝接地開關與後櫃門的聯鎖，加裝帶電顯示裝置閉鎖接地開關操作。定期檢查防誤裝置可靠性，利用停電機會檢查手車與接地開關，隔離開關與接地開關的機械閉鎖裝置。
6、結語
開關櫃設備是電網重要的一次變電設備，為保證其運行穩定，應從設計、材料、工藝、試驗、選型、運維等各個環節加強管控。嚴格按照典型設計要求，結合國家、行業標準，提出設計技術要求，從根本上杜絕接線隱患；依據國家和行業標準、以及反事故措施，制定嚴要求的設備招標文件，防止不合格產品入網運行；加強駐廠監造力度，對生產關鍵點、出廠試驗嚴格見證，對於不合格產品堅決不允許其出廠；積極開展開關櫃缺陷治理，強化反事故措施執行；完善開關櫃防誤功能，加強防誤閉鎖裝置的管理，裝設帶電顯示裝置，並與“五防”系統配合，保證防誤閉鎖的全面性和強制性。
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