據杭州市電力局統計,近年來,中壓開關設備輔助零部件缺陷率居高不下。小到輔助開關、電磁鎖、計數器、溫控器等零部件,大到所用變、互感器、避雷器等主要元器件,較高的故障缺陷率,給電網的安全穩定運行帶來一定隱患。對此,本報特邀杭州市電力局專家對中壓開關設備常出現的問題進行剖析。
中壓開關設備在電網中應用廣泛,其使用量隨著電網配電容量的增大而增加。盡管中壓開關制造工藝日趨成熟,產品性能也趨于穩定,但部分產品個別缺陷、故障仍時有發生,因此,進一步改善產品質量依然是整個設備制造業企業關注的問題。
據浙江杭州市電力局統計,中壓開關設備的故障類型主要集中在絕緣故障方面,包括雷擊、弧光接地過電壓、柜體絕緣結構不合理等。而發熱故障、輔助元器件故障等在中壓開關設備故障中出現的幾率也比較大。
雷擊故障
雷擊故障在電網中主要發生在架空出線變電所。是雷電波延導線侵入變電站而造成的絕緣擊穿。根據杭州市電力局維護部門多年運行經驗,針對雷擊故障,通常可以采取在變電所進線端裝設避雷器,提高避雷器標稱放電電流、降低放電殘壓,以及提高絕緣配合裕度等措施;或采取架空線路架設避雷線、裝設線路避雷器,降低桿塔接地電阻等線路防雷措施,以便有效地減少雷電波侵入變電站引起的中壓開關設備故障。
單相接地故障
單相接地故障發展為相間短路的故障在電網中也時有發生,主要發生在電纜出線較多的變電站,尤其是10千伏輸電系統較易發生。隨著城市電網的建設,電纜線路公里數顯著增加,系統電容電流迅速增長,系統單相接地后,弧光接地暫態過電壓易引發相間故障。目前,杭州市電力局主要采取裝設消弧線圈的方式補償系統的電容電流,有效降低了此類故障的發生概率。
絕緣結構設計不合理
中壓開關設備絕緣結構設計不合理,很容易引起設備故障發生。如絕緣件缺少屏蔽結構、設備局部對地距離不足、矩形母排尖端場強集中等各種先天性設計缺陷,均會對設備的安全運行構成威脅。因此,消除結構性絕緣隱患是極為重要的問題。目前,避免結構性絕緣隱患所造成的設備故障,一般可采用加大絕緣裕度或調整絕緣結構使電場分布均勻兩種方法,相比而言,調整絕緣結構比加大絕緣裕度更加有效。
在調整絕緣結構方面,一些制造商做了一些有益的嘗試,如有些廠家將中置柜母線連接變成管狀母線對接、在開關柜內采用帶屏蔽結構絕緣件,或者采用矩形母排尖端進行倒圓處理等措施,改善電場分布,有效地控制了設備故障。
開關柜柜體發熱
發熱會對中壓開關設備安全運行構成嚴重威脅。開關柜柜體發熱主要發生在10~35千伏大電流開關柜中,其主要原因是產品設計上不合理,設計溫升裕度小、載流密度選取較高,而開關柜中無法采取自然或強迫通風增強散熱效果,一旦觸頭接觸狀況稍有變差,就會產生過熱,并往往引發惡性循環,最終導致設備短路故障。
針對這種原因,在產品設計選型時,設計部門應適量提高設計裕度,考慮相關散熱通風問題,并通過試驗加以抽樣驗證。對于搭接面偏小、接觸結構不合理引起的發熱現象,設計者應及時改進設計結構,而使用部位應該重點關注巡視測溫,避免設備嚴重發熱造成設備故障。
◆專家分析
中壓開關設備故障率居高不下的主要原因是國內中壓開關市場競爭激烈,廠商更多地關注價格因素,許多企業采取通過降低產品成本來提高市場競爭能力,導致部分工藝質量較差、價格低廉的零部件進入市場。同時,廠商也缺少相應的嚴格管理與質量檢驗監督手段,往往等用戶發現問題時才意識到問題的嚴重性,給制造商的自身品牌帶來了惡劣影響。
實際上,市場競爭激烈的背景下,各中壓開關制造商更應該積極提高自主創新能力,注重產品質量,通過改進優化產品設計結構,引進先進制造工藝,加強元器件質量檢驗監督,提升產品整體性能,塑造自身品牌,來為電網的安全可靠提供保障。