关于变电站开关柜的设计缺陷分析及措施

关于变电站开关柜的设计缺陷分析及措施
摘要：目前在电网中广泛采用的开关柜存在或多或少的不足,本文以KYN28A-12
型开关柜为例，结合实际工作中的切身体会,对开关柜在生产运行中出现的问题进
行分析,并提出相应的解决措施。

关键词：开关柜；设计缺陷；措施
近年来，我国经济飞速发展，同时也带动了电网的发展。

在电力系统中，配
电网络担负着分配电能的重要职能，起着异常重要的作用。

为了提高供电可靠性、降损节能，在城乡电网改造过程中，为了提高用户供电可靠率和电能质量，设备
向无油化、绝缘化、组合化方向发展的方向越来越明显，加强电网结构的发展。

加强了防止小动物误入的带来损害，引起相间短路或单相接地故障。

因此，开关
柜以其结构紧凑、体积小、可扩展、安装方便、无需维护、运行可靠性高等优越
的性能和特点得到了广泛应用。

但也有部分开关柜由于在设计、生产工艺方面存
在不足，在运用中显得不是很合理，存在或多或少的缺陷，下面就以35KV流沙
坡变电站KYN28A-12型开关柜在运用中发现的问题谈谈本人的看法。

1、开关柜内设计存在着一些问题分析
攀枝花电业局35KV流沙坡变电站于2001年03月04日建成投运，其10kV
开关柜在当时选择成都科星电力电器有限公司生产的KYN28A-12型开关柜。

采用
金属全封闭的外壳，而这样的开关柜普遍存在着一些问题,如极易出现温度较高、
散热不畅的情况,导致元件绝缘性能降低、劣化构成了绝缘弱点。

隔离刀闸的设计、制造、施工工艺存在明显不足，导致刀闸合不到位、触头接触不良、开关控制回
路异常等。

近年来绝缘薄弱引起设备障碍或事故呈逐年递增的情况。

该开关柜自
运行以来，多次发现以下问题。

1.1开关柜散热考虑不足
一般情况下,变电站电气设备、保护装置和变压器等都有相应的冷却降温措施；通常对于密闭设备来说，尤其对于国产设备开关柜柜内散热问题应高度重视。

柜
内的带电设备如果设计不合理、出现接触不良或负荷较大时，极易发热。

若长时
间的发热也有可能引起事故的发生。

流沙坡变电站投运了4年间10kV出线设备
出现2次发热导致电缆头故障。

1.2防误闭锁设置不合理
（1）开关柜柜门开启设计理念先进防误可靠性高，但由于设计、生产工艺不
到位，现场操作、检修运用极不方便。

当且只有在线路接地刀闸合上后柜门才能
进行开启，关上柜门后才能拉开地刀。

线路地刀为线路刀闸的辅助刀闸互为联锁，当柜内某一元件故障需进入仓内检修时，刀闸的控制切换把手在“检修”方式时，
经常出现无法解锁，不能满足检修条件，工作人员就无法进入柜内，延误了故障
元件的及时处理。

（2）此种开关柜内设计有3把刀闸，即母线刀闸、线路刀闸和线路接地刀闸，这3把刀闸通过控制切换把手“检修闭锁工作”上的五防锁实现防误操作。

当打开
这一把仅有的五防锁后，其刀闸间的相互闭锁完全由机械位置实现闭锁。

由于设计、制造、安装施工工艺相对较差，经常出现联锁触点不到位、限位销子断裂、
拉线松动等现象，就导致可以随意操作起不到防误闭锁作用，或者导致刀闸无法
继续往下操作，给安全生产带来极大安全风险。

（3）刀闸传动机构与断路器脱扣机构间设有闭锁拉线，此拉线的作用为：防
止带负荷拉合刀闸，确保只有当断路器断开后才能操作刀闸。

当操作合刀闸时，
本身其触头合入效果很好，刀闸操作把手有时只差2mm不到位，刀闸控制切换
把手也能切至“工作”位置，此时闭锁拉线已绷紧。

这时如果继续操作，当合上断
路器时由于拉线作用又将其断开，造成无法合上。

（4）断路器的紧急脱扣按钮置于柜门正面，没有加装防误碰的措施，人员从柜门经过都有可能造成误碰开关跳闸，给用户造成损失。

2、刀闸的操作质量不能很好的进行检查
（1）开关柜正面的断路器分合处指示处，柜面的线路刀闸处设有有观察窗，由于设置的观察窗位置不合理及面积太小，造成断路器分合指示、线路刀闸（地刀）检查不到位。

（2）开关柜内的母线刀闸配置双刀头即动触头有两个触头，开关侧触头设有观察窗，而母线侧触头则完全封闭其分合效果无法进行观察，在实际操作中如果
出现母线侧触头分、合不到位，将会造成误操作。

所以变电站值班员在实际操作
刀闸时，都想将刀闸尽量分、合到位，均是用尽全力使之到位，殊不知最后将刀
闸的操作机构扭曲变形造成无法继续使用。

（2）在合上60接地刀闸前，只能通过带电显示器的指示灯以及监控信号来
判定线路有无电压，不能直接验电。

若带电显示器恰好在此时又坏了不能正常指
示将有可能造成带电合接地刀闸。

3、母线防小动物措施设计不完善
母线故障是电气设备中最严重的故障之一，母线在开关柜中发生故障机会较少，但是，一旦发生了母线故障，后果严重将会造成大面积的停电以及破坏供电
系统的的稳定性。

（1）10kV开关柜顶的母线为“一”字布局的方式，中间B相没有绝缘措施。

（2）10kV开关柜顶（母线）对应的不同设备间隔之间也没有隔离措施。

4、开关柜设计缺陷问题及解决措施
各开关柜下部（断路器、CT）相互之间紧靠，而在上部（母线）间相互贯通，在出现因接触不良时达到熔化程度或产生电弧时，有可能产生火灾事故，相互间
隔就会受到影响，扩大了事故。

1、针对开关柜散热问题，特别是在变压器带重负荷时,运行中的主变中、低
压侧进线开关柜中所流过的电流较大造成内部元件发热量大。

电力调度部门应合
理安排电网的运行方式,可以在柜体上加装散热风扇，在柜体上多开挖些散热窗（孔）。

应在开关柜内装设测温装置以加强监视并安装空调降温，当柜内温度过
高时，及时采取措施。

最重要的是在新设备施工验收中应严格把关,坚决杜绝不合
格产品入网运行，仔细检查柜中刀闸螺丝是否接触好,防止刀闸衔接有无过松、过
紧现象。

2、防误闭锁设置不合理，开关柜柜门的防误开启，开关柜内的母刀、线刀、线路刀闸，均存在五防与实际运用不合理这一现象。

目前解决方法应该将柜上3
把刀闸的操作与柜门开启以及验电程序全部进入微机五防，在每一把刀闸的把手
上加装五防挂锁，柜门上也同样加装五防挂锁，进入五防程序，通过五防程序的
判断来实现相互间的闭锁。

另可将开关与刀闸间的闭锁接线拆除；要么更换材料
重新调整其长度，使之能够更加合适，满足闭锁要求。

3、在开关柜上增加开挖有钢化玻璃的观察窗，任何时候都可以及时对相关设备的状态进行监视，及时掌握工况。

在紧急脱扣按钮处加装防误碰罩，并加上插销，防止误动或误碰。

4、在开关柜相应间隔之间加装绝缘隔板，这样，只要满足条件就可以顺利地
进入相应间隔进行工作，不用担心有触电的危险。

5、将母线中的B相采用绝缘包扎，留出A相和C相可不包扎，增加外露带
电体之间的距离，在这种情况下，就相当于从相间的距离增加了一倍，当然有条
件的话可以三相都进行绝缘包扎。

从而很好的防止了小动物引发的事故。

6、在金属隔板上增加一层防火板，设备起火时也不会让邻近间隔迅速起火，可以及时采取组织措施进行灭火，防止事故的扩大。

7、对于母线的停电后的验电方面操作，可以在柜体两端或柜体后合适的位置设置“验电和接地”操作点，如开一长方形缺口，并用活动盖板封闭(可配五防挂锁)，既可以挂接地线也可以对母线进行验电。

只需要满足条件时就可在该操作点进行验电和接地的操作，不必受其它元件的限制。

8、加强对值班人员操作熟练度的培训，掌握设备性能，对带电显示装置每天巡视和定期维护时进行检查，操作前后都要检查其是否工作正常，最好是设置直
接验电点。

9、加大对操作票和工作票正确性方面的审核，做好危险点分析及预控措施，绝对保证监护下操作和工作，有条件时增加监护力度；对发热情况采取多测多巡，随时监视其负荷潮流情况。

最好是将这类开关柜设计得更加合理，达到完善。

参考文献
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[2]李小松.浅谈10kV高压开关柜设计的几点体会[J].电气开关，2003，5：11-13.
[3]李萍.KYN28高压开关柜设计问题探讨[J].电气制造，2010，8：31-33.。