●廖艷安

400V抽屜式開(kāi)關(guān)柜存在的缺陷及對(duì)策

●廖艷安

400V低壓開(kāi)關(guān)柜是電站配電系統(tǒng)的重要組成部分，可抽出式成套開(kāi)關(guān)柜是防護(hù)等級(jí)較高的封閉型成套開(kāi)關(guān)柜，分為主盤和可抽出單元。由于400V低壓抽屜式開(kāi)關(guān)柜具有安全性高、體積小、消缺維護(hù)靈活、內(nèi)部元件結(jié)構(gòu)緊湊、具備防電弧能力、動(dòng)力電纜排列有序等特點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站。但在長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)中，其不足之處也日漸明顯，主要體現(xiàn)在：操作機(jī)構(gòu)易卡澀、開(kāi)關(guān)操作頻繁易變形、機(jī)構(gòu)閉鎖過(guò)于繁鎖且不可靠；抽屜式開(kāi)關(guān)推入時(shí)缺少導(dǎo)向及緩沖設(shè)計(jì)，容易出現(xiàn)觸頭座絕緣損壞并造成三相短路接地；二次插把對(duì)接頭容易損壞，易造成對(duì)接不成功；開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部絕緣龜裂；引線部分受力不均勻，絕緣結(jié)構(gòu)受損等。本文著重討論了抽屜式開(kāi)關(guān)柜存在的問(wèn)題，希望引起開(kāi)關(guān)制造廠家及使用單位的關(guān)注。

一、設(shè)計(jì)中存在的缺陷

（一）功能結(jié)構(gòu)上的缺陷

裝置的基本柜架是組合式裝配結(jié)構(gòu)形式，封板采用敷鋁鋅或冷軋鋼板通過(guò)六角螺栓緊固連接的封閉式柜體，在開(kāi)關(guān)體柜內(nèi)進(jìn)行了分隔室處理。該結(jié)構(gòu)存在幾個(gè)問(wèn)題：（1）日常巡視無(wú)法對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視；（2）無(wú)法了解柜內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、工作位置；（3）無(wú)法判斷接觸器溫升、絕緣狀態(tài)等一些預(yù)見(jiàn)故障。

（二）裝配中存在的問(wèn)題

抽屜式開(kāi)關(guān)內(nèi)的空氣斷路器采用橫向安裝，該安裝方式不符合低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范和生產(chǎn)廠家安裝要求。斷路器的橫向安裝存在以下缺陷：1.在當(dāng)斷路器內(nèi)空氣凝露、觸頭發(fā)熱掉下碎件及灰塵時(shí)容易發(fā)生斷路器短路；2.斷路器在分閘和合閘過(guò)程中由于自重觸頭嗤合不到位出現(xiàn)接觸不良，削弱了載流能力，嚴(yán)重的會(huì)造成觸頭發(fā)熱燒毀；3.二次保護(hù)脫扣裝置也會(huì)由于機(jī)械摩擦力增大導(dǎo)致吸合力矩不足出現(xiàn)卡澀。

（三）受令操作開(kāi)關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象

開(kāi)關(guān)操作受令裝置結(jié)構(gòu)主要有兩種：1.聯(lián)鎖與斷路器操作組成獨(dú)立整體結(jié)構(gòu)，鎖定點(diǎn)位于底部導(dǎo)向件中。該結(jié)構(gòu)所連接零部件多而且功能復(fù)雜，要求的尺寸精度高，比較容易出現(xiàn)操作卡阻。2.采用弧制鋼板舌片與鎖定鋼條連桿在開(kāi)關(guān)柜兩側(cè)進(jìn)行抽屜單元柜鎖定方式。這種工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，出現(xiàn)卡阻的概率較低。操作機(jī)構(gòu)的卡阻容易出現(xiàn)觸頭座絕緣損壞，造成三相短路接地；二次插把對(duì)接頭容易損壞，易造成對(duì)接不成功等故障。

（四）一次主電路觸頭存在接觸不良的弊端

抽屜式開(kāi)關(guān)與后底板是通過(guò)插頭插座形式連接，該連接方式使得接觸電阻比常規(guī)面板形的固定連接有明顯增大。日常運(yùn)行中容易發(fā)生低壓開(kāi)關(guān)柜一次主電路接觸不良故障，主要原因有：1.由于該功能單元經(jīng)常性插撥出現(xiàn)松動(dòng)造成觸頭緊固壓力不足，導(dǎo)電性能變差；2.觸頭上積累塵埃，裸露觸頭在空氣中形成的金屬氧化物及灼傷留下的碳化物，會(huì)引起觸頭間的接觸電阻增大，觸頭發(fā)熱；3.開(kāi)關(guān)柜一次隔離插件采用插針式觸頭和鴨舌型固定底座，以冷擠壓端頭形式組成一次主電路。該結(jié)構(gòu)材料使用于小電流動(dòng)力配電，對(duì)功率較大的拖動(dòng)控制顯得有明顯過(guò)流，能力不足。

二、實(shí)例介紹

（一）某發(fā)電廠400V低壓抽屜式開(kāi)關(guān)設(shè)備簡(jiǎn)介

某發(fā)電廠左岸廠房400VⅤ、Ⅵ段盤柜為擴(kuò)建5號(hào)機(jī)時(shí)安裝的設(shè)備。GEA*PLUS/380V盤柜分兩整段共12面柜， 其中包括2面進(jìn)線柜，1個(gè)聯(lián)絡(luò)柜，9面饋電柜（負(fù)荷柜），投產(chǎn)日期為2009年。某電廠左岸廠房400VⅤ、Ⅵ段盤柜系統(tǒng)安裝的是北京松島菱電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GEA*PLUS/380V盤柜，分兩整段共12面柜， 其中包括2面進(jìn)線柜，1個(gè)聯(lián)絡(luò)柜，9面饋電柜（負(fù)荷柜）。某電廠左岸廠房400V Ⅴ段系統(tǒng)由5號(hào)機(jī)的5號(hào)廠用變降壓后供電，400V Ⅵ段是廠用10kV 956開(kāi)關(guān)經(jīng)6號(hào)廠用變降壓后供電，此兩段400V主要供左岸廠房橋機(jī)電源、5號(hào)發(fā)電機(jī)機(jī)組附屬設(shè)備的主、備用電源、5號(hào)機(jī)廠房制冷設(shè)備電源、5號(hào)機(jī)通訊及監(jiān)控、自動(dòng)化、蓄電池設(shè)備電源及閘門、機(jī)組檢修用電等。該產(chǎn)品自投運(yùn)以來(lái)，出現(xiàn)過(guò)不少缺陷及故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及隱患排查，多數(shù)問(wèn)題是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及質(zhì)量上。該產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上欠缺考慮，對(duì)機(jī)構(gòu)的操作設(shè)計(jì)考慮不周，過(guò)于繁鎖且不可靠。分支開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)緊湊，操作中絕緣部件容易受到磨損，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生短路事故。產(chǎn)品在質(zhì)量上也存在一定問(wèn)題，開(kāi)關(guān)經(jīng)常合不到位，出現(xiàn)缺相運(yùn)行。開(kāi)關(guān)靜觸頭操作后容易出現(xiàn)斷裂，斷裂的觸頭會(huì)造成三相短路事故。這種現(xiàn)象在檢修檢查中已發(fā)現(xiàn)多個(gè)，目前未造成短路事故主要是發(fā)現(xiàn)及時(shí)。柜內(nèi)相與相之間絕緣欄柵因帶電設(shè)備受熱易產(chǎn)生變形，造成開(kāi)關(guān)無(wú)法推入，觸頭接觸不到位等。

（二）運(yùn)行中缺陷記錄

2009年10月02日：左岸廠用400V Ⅴ段、Ⅵ段負(fù)荷柜 5D2-04、5D3-01、5D4-09、6D2-09、6D3-05 等多個(gè)抽屜式負(fù)荷開(kāi)關(guān)在工作狀態(tài)，但開(kāi)關(guān)的位置指示不在“│”位（工作位），經(jīng)對(duì)部分開(kāi)關(guān)停電抽查，發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)觸頭已到位，但因機(jī)構(gòu)故障，開(kāi)關(guān)位置指示旋轉(zhuǎn)不到相應(yīng)的“│”位（工作位），“位置指示”不能反映出開(kāi)關(guān)觸頭實(shí)際位置，而且大部分開(kāi)關(guān)的位置指示（觸頭位置）的旋轉(zhuǎn)進(jìn)、出都有不同程度的卡澀現(xiàn)象，大多數(shù)抽屜式負(fù)荷開(kāi)關(guān)，在操作過(guò)若干次后，開(kāi)關(guān)的位置指示旋轉(zhuǎn)鑰匙插孔（塑料孔座）均有不同程度的打滑現(xiàn)象。2009年9月30日：左岸400VⅤ段負(fù)荷柜 透平油處理室電控柜開(kāi)關(guān)面板鎖定指示無(wú)法旋轉(zhuǎn)至“工作”位，開(kāi)關(guān)無(wú)法合閘，更換備用開(kāi)關(guān)后也不行。2011年4月29日：合上400V Ⅴ段1號(hào)檢修排水泵電控柜后發(fā)現(xiàn)空氣開(kāi)關(guān)有短路冒煙現(xiàn)象。2011年7月11日：監(jiān)控報(bào)“5號(hào)機(jī)頂蓋主用水泵1號(hào)泵啟動(dòng)失敗”信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)空氣開(kāi)關(guān)接觸不到位，出現(xiàn)缺相運(yùn)行。2012年11月10日： 400V廠用Ⅵ段6D4-01開(kāi)關(guān)在合閘位時(shí)有一相接觸不良，有明顯放電聲音。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查左岸廠房400V Ⅵ段左岸隔離開(kāi)關(guān)控制電源6D4-01開(kāi)關(guān)出線端靜觸頭A相移位，與動(dòng)觸頭接觸不到。2015年3月：結(jié)合5號(hào)機(jī)檢修，對(duì)左岸廠用400V Ⅴ段、Ⅵ段負(fù)荷柜退出檢修的負(fù)荷開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查，檢查發(fā)現(xiàn)，廠用400V Ⅴ段、Ⅵ段退出檢修的19個(gè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)中有13個(gè)開(kāi)關(guān)靜觸頭出現(xiàn)不同層度的裂紋，兩個(gè)出現(xiàn)了斷裂現(xiàn)象。斷裂現(xiàn)象見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 固定出線座塑料外殼斷裂

圖2 固定進(jìn)線座塑料外殼斷裂

（三）安全生產(chǎn)情況

400VⅤ、Ⅵ段盤柜自投產(chǎn)以來(lái)，已造成三起因絕緣損壞燒損開(kāi)關(guān)，四起開(kāi)關(guān)投入后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)缺相現(xiàn)象。發(fā)生15起開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)故障造成分、合閘不成功。檢修時(shí)還發(fā)現(xiàn)18個(gè)開(kāi)關(guān)靜觸座出現(xiàn)不同程度的裂紋，更換的備品備件70多個(gè)，造成檢修維護(hù)工作量增大、缺陷增多并延誤操作時(shí)間。左岸廠房400VⅤ、Ⅵ段擔(dān)負(fù)著左岸廠房橋機(jī)的供電以及5號(hào)機(jī)機(jī)組的機(jī)旁400V、附屬設(shè)備的供電，該段設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，直接影響著5號(hào)機(jī)組的安全運(yùn)行。

三、對(duì)策

（一）加強(qiáng)維護(hù)管理

在定期維護(hù)工作時(shí)，應(yīng)對(duì)盤柜負(fù)荷開(kāi)關(guān)、母線及電纜清掃干凈；檢查觸頭座絕緣是否有斷裂和損壞；檢查機(jī)械閉鎖機(jī)構(gòu)工作是否正常；開(kāi)關(guān)動(dòng)靜觸頭有無(wú)過(guò)熱及燒傷情況；斷路器底座有無(wú)松動(dòng)等現(xiàn)象。在日常的巡視工作中，定期采用紅外測(cè)量?jī)x進(jìn)行溫度檢測(cè)，配電設(shè)備有無(wú)過(guò)載、異音、異味及異常放電現(xiàn)象。在技術(shù)管理上，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備管理，針對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題隱患應(yīng)編制應(yīng)急處置方案。

（二）設(shè)計(jì)缺陷的改進(jìn)措施

針對(duì)開(kāi)關(guān)觸頭接觸不良情況可以從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行調(diào)整，采用花瓣型梅花觸指作為一次隔離觸頭，隔離動(dòng)觸頭用單片環(huán)狀梅花觸指以彈簧抱摯成圓筒與固定底座球形導(dǎo)電桿緊密接觸，利用彈簧收縮變形和擴(kuò)張能力自動(dòng)調(diào)節(jié)。梅花觸指結(jié)構(gòu)可以降低表面接觸電阻，不存在觸頭溫升問(wèn)題，大大提高它的使用性能和可靠性。

全封閉的柜體結(jié)構(gòu)上需增設(shè)一些監(jiān)視窗和活動(dòng)門，這樣可以提前發(fā)現(xiàn)故障，提前處理問(wèn)題，消除設(shè)備安全隱患。抽屜柜中的受令操作開(kāi)關(guān)出現(xiàn)卡阻原因有尺寸引起零部件位移、導(dǎo)向件鎖入點(diǎn)位置與抽屜單元柜軸鎖定中心線偏差、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)干澀及各連接件機(jī)械強(qiáng)度不夠引起的彎曲變形等。對(duì)尺寸引起的偏差可以通過(guò)廠家設(shè)計(jì)制造解決，也可以采用軸銷鍵或卡環(huán)等進(jìn)行定位，也可以進(jìn)行找正調(diào)整，同時(shí)加強(qiáng)設(shè)備的定期維護(hù)工作，以保證操作靈活可靠。

（三）產(chǎn)品改進(jìn)

低壓成套開(kāi)關(guān)柜隨著電力工業(yè)的發(fā)電廠、變電站及建筑業(yè)等用戶的大力推動(dòng)發(fā)展，市場(chǎng)需求日益增加。當(dāng)務(wù)之急是要盡快開(kāi)發(fā)新設(shè)備，用新技術(shù)、新產(chǎn)品解決新問(wèn)題。解決絕緣損壞、閉鎖不合理、缺相燒損及操作不可靠等問(wèn)題，消除安全隱患。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多元化、標(biāo)準(zhǔn)化及功能化，以滿足不同層次用戶的需求。低壓成套中應(yīng)用智能斷路器，將智能型監(jiān)控器的功能與斷路器集成在一起，實(shí)現(xiàn)斷路器的智能化，使斷路器的保護(hù)功能大大增強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)過(guò)流保護(hù)、欠壓保護(hù)及接地等保護(hù)功能。在斷路器上也可顯示電壓、頻率、電流等運(yùn)行參數(shù)。

四、結(jié)語(yǔ)

400V低壓抽屜式開(kāi)關(guān)柜因其為低系統(tǒng)，故障缺陷易被忽略，造成設(shè)備隱患，甚至事故。從根本上解決設(shè)計(jì)的不合理，可以提高設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低缺陷發(fā)生率，杜絕因絕緣損壞造成的短路事故，讓操作方便動(dòng)作靈活可靠，為運(yùn)行操作節(jié)約時(shí)間。相信通過(guò)改進(jìn)，低壓開(kāi)關(guān)的故障也將越來(lái)越少，從而為設(shè)備的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。

（作者單位：大化水力發(fā)電總廠）