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【摘 要】10kV中置式大电流隔离柜作为电网主要的中压设备之一，在变电站的配置数量比断路器柜少，结构相对简单。但从运行情况看，其质量缺陷不容忽视，特别是因触头温升超标导致的故障屡有发生。通过综合分析故障原因，提出了有效控制措施，确保电网与设备安全可靠运行。
【关键词】大电流隔离柜；触头；温升；控制措施
0.引言
中置移开式金属封闭开关柜具有结构紧凑、操作便捷、柜体抗腐蚀、手车互换性好、运行安全可靠等优点，广泛应用于各变电站。大电流隔离手车主要用于中置式主变进线柜和母分联络柜，在分闸（试验）位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合闸（工作）位置时，和断路器手车一样，通过梅花触头与柜内静触头啮合，承载正常回路条件下的电流和在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流[1]。但由于隔离手车无灭弧室，不具备关合、开断额定短路电流能力，一般不要求作配柜型式试验。与额定电流4000A的10kV断路器需带强制风冷不同，工作时常不配散热风机。因此，大电流隔离柜虽然结构相对简单，但在运行中容易出故障，需要我们对其质量和性能加以重视。
1.故障情况
2012年，某变电站#1主变10kV进线隔离柜爆炸，隔离手车和触头盒均被不同程度烧毁，故障点见图1、2所示，同一开关室的其它断路器柜状态良好。
故障发生时刻系统运行方式是上级变电站通过110kV线路1送本站Ⅰ段母线带#1主变负荷，由110kV线路2送本站Ⅱ段母线带#2主变负荷，本站高低压侧分列运行，即110kV母分开关和10kV母分开关热备用。
经现场调查，变电站10kV进线隔离柜顶部母线桥被高温烟气灼伤，母排热缩套大部分被烧毁。仪表室被浓烟熏黑，其它基本完好。隔离手车B相上触头和母线室A、B相触头盒被严重烧毁。电流互感器及联络铜排无明显受损痕迹。
从收集到的录波报文分析，首先在差动保护区外发生A、B相短路故障，16ms后发展成为差动保护区内A、B、C三相短路故障，#1主变比率差动保护动作跳开#1主变10kV开关、#1主变110kV开关， #1主变高低后备保护告警[2]。
2.原因分析
从故障情况看，初步推断在隔离柜运行时，A、B相动静触头由于接触不良导致长期过热，加上触头盒为半封闭结构，内部对流缓慢，且柜内未装风机，散热不畅，触头温升超出标准规定值。热量被不断传导至触头盒、绝缘筒等处，其绝缘逐渐老化，动静触头等部件烧熔最终引燃了阻燃性能不良的A、B相触头盒，产生灼热烟气[3]，空气电离产生弧光漂移，发展为相间短路和三相短路。
经综合分析，引起触头温升超标的5个主要因素是：
（1）动静触头存在同轴度偏差，接触电阻超标。大电流隔离手车较重，容易存在同轴度偏差，刚使用时由于触头间可能仍保持有部分良好接触，接触电阻测试未见明显异常。运行前每次将手车强行推入，造成触头间受力不均，接触面积变小，从而使手车动静触头不能完全接触形成相应的空隙，电流在此处形成局部放电，剧烈发热升温[4]。
动静触头同轴度偏差有的是产品在工厂制造过程就已存在，由于技术把关、工艺执行、检验调试等质量控制措施不到位引起；有的是设备在运输、就位、安装和运行过程因作业不当产生变形而导致，如主母线过度牵引分支母线使静触头额外受力、土建基础不平整以及违反操作规程手车触臂受到撞击等。
（2）引起动静触头接触电阻过大的其它原因：除了触头同轴度因素，如果运行环境恶劣或使用维护不当，接触面有尘埃、氧化、腐蚀现象，触头固定螺栓松动，动静触头啮合深度不足或过度，触头材质差电阻率高，动触头触指弹簧因受热退火严重失去弹性或断裂等，均会使接触电阻增大。
（3）隔离手车载流铜排或柜内连接铜排电阻率较高，所发热量被不断传导至触头处，使其温升超标。
（4）散热不畅。柜子结构紧凑、内部狭窄，又需满足IP4X防护等级要求，同时，触头盒为半封闭结构，柜内未强制通风等均使热量无法很好的散发。
（5）运行监控和性能检测手段不足。由于柜内密闭、视野被手车面板和柜体阻挡，不能直接观测动静触头接触情况，也无法进行红外测温；受柜体结构和技术手段所限，隔离手车在工作位置时，动静触头同轴度检测较困难，加上未安装无线测温装置，所以局限于定期检测接触电阻对其进行状态评价外，未能采取更多技术手段确保触头温升处于有效在控状态。
3.控制措施
为控制隔离柜触头温升，降低设备运行故障率，采取了以下措施：
（1）采用专门设备检测动静触头同轴度。针对以往无法有效检测隔离手车触头啮合问题，设计了一种同轴度检查小车。小车具有与隔离（断路器）手车相同外形尺寸；其底盘结构与实际运行的小车底盘结构一致；面板采用厚度不小于8mm的高强度透明钢化玻璃板，有良好的观察视野；导电臂和动触头均采用绝缘材料制作，安装位置与实际运行的小车相同；绝缘动触头与静触头之间满足规定的公差配合要求，以此来确定其内径大小；绝缘动触头内壁还刻有刻度，可模拟检查静触头插入梅花触指的深度；检测照明采用由9V叠层电池供电的LED装置。小车外观见图3所示。
检测前，先测量隔离（断路器）手车、柜内手车导轨及触头盒安装尺寸，确认其满足技术要求；同轴度检查小车需定期做尺寸精度测量和绝缘测试等校验工作。应注意的是，若柜内带电，应严格执行电力安全规程，做好各项安全措施。检测时，摇动小车操作手柄，使小车缓慢推进至工作位置，通过动静触头啮合，检查同轴度和插入深度。检测后，根据偏差情况进行同轴度等调整。
（1）技术设计改进，加装主母线支柱绝缘子，使静触头不额外受力。运输、安装作业要科学合理，避免设备受损或变形。严格按操作规程进行设备运行维护。
（2）有效降低动静触头接触电阻的其它措施：保证开关柜生产车间和开关室清洁、无尘和干燥。在触头装配、维护过程中应注意人体防护（皮肤、毛发、化妆品油脂、汗渍等）[5]。检修时，检查动静触头啮合深度和弹簧压力，及时更换有质量缺陷的元件。规范试验方法，测量主回路电阻时，不能将测试电源直接施加在触指弹簧或弹片上或让测试电流通过触指弹簧或弹片，应在静触头插入梅花触指情况下，将测试电源施加在静触头上[6]，避免弹簧或弹片因过流发热而损坏。制造厂加强对元器件的质量管控，重点检测分析元件材质、加工尺寸和镀银层厚度等性能。改进技术工艺，绝缘筒采用APG固封浇注结构，手车绝缘筒载流铜排改为镀银铜柱。严格落实装配要求，触头、铜排等重要连接部位使用高强度的8.8级固定螺栓，按规定力矩紧固并做好标记。
（3）使用一体化铝合金手车导轨。目前，额定电流3150A及以下中置柜用的铝合金导轨通过了国家权威检测机构检测，4000A中置柜的铝合金手车导轨在研制过程中。提高手车导轨的整体精度将有利于确保动静触头同轴度。
（4）换用防阻燃绝缘件。购买采用良好阻燃性能的V0级绝缘材质制造的触头盒、触臂和绝缘筒。对绝缘件加做局放检测，防止绝缘件因气泡残留在使用中过热爆裂扩大事故。
（5）隔离柜顶或手车室底部加装散热风机，由电流继电器或温控器启动，加快重点发热部位散热速度。
（6）在隔离手车动触臂适当位置安装无线测温装置，提高温升在线监测水平。
（7）编制开关（隔离）柜运行维护手册，制定状态评价和验收标准，对发现的异常数据应结合历年缺陷、异常记录和巡检记录进行综合分析。
（8）制造厂加强对断路器手车、隔离手车的性能检测，设计制造标准化手车、柜架校验检测平台。
4.结语
10kV中置式大电流隔离柜作为电网主要的中压设备之一，在变电站的配置数量比断路器柜少，结构相对简单。但从运行情况看，其质量缺陷不容忽视，特别是因触头温升超标导致的故障屡有发生。通过综合分析故障原因，提出了控制触头同轴度、降低接触电阻、规范试验方法、加强在线监测等技术、管理措施，确保电网与设备安全可靠运行。各变电站大电流隔离柜经技术改进，运行情况良好，说明上述质量控制措施是有效的。 [科]
【参考文献】
[1]DL/T 486-2010 高压交流隔离开关和接地开关[S].
[2]金华电业局調度所.变电站#1主变差动保护动作分析报告[R].金华电业局调度所，2012.
[3]杨洪玉，林乐亭.落地式手车真空开关柜运行中应注意的几个问题[J].吉林电力，2002（4）：56.
[4]林茂基.高压开关柜的发热处理与防控[J].企业技术开发，2012（22）：55-57.
[5]柏小平，李国伟，翁桅，等.电触头表面状态对接触电阻的影响和改善方法[J].电工材料，2013（1）：10-15，23.
[6]厦门ABB开关有限公司.VD4真空断路器安装使用说明书[Z].
【关键词】大电流隔离柜；触头；温升；控制措施
0.引言
中置移开式金属封闭开关柜具有结构紧凑、操作便捷、柜体抗腐蚀、手车互换性好、运行安全可靠等优点，广泛应用于各变电站。大电流隔离手车主要用于中置式主变进线柜和母分联络柜，在分闸（试验）位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合闸（工作）位置时，和断路器手车一样，通过梅花触头与柜内静触头啮合，承载正常回路条件下的电流和在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流[1]。但由于隔离手车无灭弧室，不具备关合、开断额定短路电流能力，一般不要求作配柜型式试验。与额定电流4000A的10kV断路器需带强制风冷不同，工作时常不配散热风机。因此，大电流隔离柜虽然结构相对简单，但在运行中容易出故障，需要我们对其质量和性能加以重视。
1.故障情况
2012年，某变电站#1主变10kV进线隔离柜爆炸，隔离手车和触头盒均被不同程度烧毁，故障点见图1、2所示，同一开关室的其它断路器柜状态良好。
故障发生时刻系统运行方式是上级变电站通过110kV线路1送本站Ⅰ段母线带#1主变负荷，由110kV线路2送本站Ⅱ段母线带#2主变负荷，本站高低压侧分列运行，即110kV母分开关和10kV母分开关热备用。
经现场调查，变电站10kV进线隔离柜顶部母线桥被高温烟气灼伤，母排热缩套大部分被烧毁。仪表室被浓烟熏黑，其它基本完好。隔离手车B相上触头和母线室A、B相触头盒被严重烧毁。电流互感器及联络铜排无明显受损痕迹。
从收集到的录波报文分析，首先在差动保护区外发生A、B相短路故障，16ms后发展成为差动保护区内A、B、C三相短路故障，#1主变比率差动保护动作跳开#1主变10kV开关、#1主变110kV开关， #1主变高低后备保护告警[2]。
2.原因分析
从故障情况看，初步推断在隔离柜运行时，A、B相动静触头由于接触不良导致长期过热，加上触头盒为半封闭结构，内部对流缓慢，且柜内未装风机，散热不畅，触头温升超出标准规定值。热量被不断传导至触头盒、绝缘筒等处，其绝缘逐渐老化，动静触头等部件烧熔最终引燃了阻燃性能不良的A、B相触头盒，产生灼热烟气[3]，空气电离产生弧光漂移，发展为相间短路和三相短路。
经综合分析，引起触头温升超标的5个主要因素是：
（1）动静触头存在同轴度偏差，接触电阻超标。大电流隔离手车较重，容易存在同轴度偏差，刚使用时由于触头间可能仍保持有部分良好接触，接触电阻测试未见明显异常。运行前每次将手车强行推入，造成触头间受力不均，接触面积变小，从而使手车动静触头不能完全接触形成相应的空隙，电流在此处形成局部放电，剧烈发热升温[4]。
动静触头同轴度偏差有的是产品在工厂制造过程就已存在，由于技术把关、工艺执行、检验调试等质量控制措施不到位引起；有的是设备在运输、就位、安装和运行过程因作业不当产生变形而导致，如主母线过度牵引分支母线使静触头额外受力、土建基础不平整以及违反操作规程手车触臂受到撞击等。
（2）引起动静触头接触电阻过大的其它原因：除了触头同轴度因素，如果运行环境恶劣或使用维护不当，接触面有尘埃、氧化、腐蚀现象，触头固定螺栓松动，动静触头啮合深度不足或过度，触头材质差电阻率高，动触头触指弹簧因受热退火严重失去弹性或断裂等，均会使接触电阻增大。
（3）隔离手车载流铜排或柜内连接铜排电阻率较高，所发热量被不断传导至触头处，使其温升超标。
（4）散热不畅。柜子结构紧凑、内部狭窄，又需满足IP4X防护等级要求，同时，触头盒为半封闭结构，柜内未强制通风等均使热量无法很好的散发。
（5）运行监控和性能检测手段不足。由于柜内密闭、视野被手车面板和柜体阻挡，不能直接观测动静触头接触情况，也无法进行红外测温；受柜体结构和技术手段所限，隔离手车在工作位置时，动静触头同轴度检测较困难，加上未安装无线测温装置，所以局限于定期检测接触电阻对其进行状态评价外，未能采取更多技术手段确保触头温升处于有效在控状态。
3.控制措施
为控制隔离柜触头温升，降低设备运行故障率，采取了以下措施：
（1）采用专门设备检测动静触头同轴度。针对以往无法有效检测隔离手车触头啮合问题，设计了一种同轴度检查小车。小车具有与隔离（断路器）手车相同外形尺寸；其底盘结构与实际运行的小车底盘结构一致；面板采用厚度不小于8mm的高强度透明钢化玻璃板，有良好的观察视野；导电臂和动触头均采用绝缘材料制作，安装位置与实际运行的小车相同；绝缘动触头与静触头之间满足规定的公差配合要求，以此来确定其内径大小；绝缘动触头内壁还刻有刻度，可模拟检查静触头插入梅花触指的深度；检测照明采用由9V叠层电池供电的LED装置。小车外观见图3所示。
检测前，先测量隔离（断路器）手车、柜内手车导轨及触头盒安装尺寸，确认其满足技术要求；同轴度检查小车需定期做尺寸精度测量和绝缘测试等校验工作。应注意的是，若柜内带电，应严格执行电力安全规程，做好各项安全措施。检测时，摇动小车操作手柄，使小车缓慢推进至工作位置，通过动静触头啮合，检查同轴度和插入深度。检测后，根据偏差情况进行同轴度等调整。
（1）技术设计改进，加装主母线支柱绝缘子，使静触头不额外受力。运输、安装作业要科学合理，避免设备受损或变形。严格按操作规程进行设备运行维护。
（2）有效降低动静触头接触电阻的其它措施：保证开关柜生产车间和开关室清洁、无尘和干燥。在触头装配、维护过程中应注意人体防护（皮肤、毛发、化妆品油脂、汗渍等）[5]。检修时，检查动静触头啮合深度和弹簧压力，及时更换有质量缺陷的元件。规范试验方法，测量主回路电阻时，不能将测试电源直接施加在触指弹簧或弹片上或让测试电流通过触指弹簧或弹片，应在静触头插入梅花触指情况下，将测试电源施加在静触头上[6]，避免弹簧或弹片因过流发热而损坏。制造厂加强对元器件的质量管控，重点检测分析元件材质、加工尺寸和镀银层厚度等性能。改进技术工艺，绝缘筒采用APG固封浇注结构，手车绝缘筒载流铜排改为镀银铜柱。严格落实装配要求，触头、铜排等重要连接部位使用高强度的8.8级固定螺栓，按规定力矩紧固并做好标记。
（3）使用一体化铝合金手车导轨。目前，额定电流3150A及以下中置柜用的铝合金导轨通过了国家权威检测机构检测，4000A中置柜的铝合金手车导轨在研制过程中。提高手车导轨的整体精度将有利于确保动静触头同轴度。
（4）换用防阻燃绝缘件。购买采用良好阻燃性能的V0级绝缘材质制造的触头盒、触臂和绝缘筒。对绝缘件加做局放检测，防止绝缘件因气泡残留在使用中过热爆裂扩大事故。
（5）隔离柜顶或手车室底部加装散热风机，由电流继电器或温控器启动，加快重点发热部位散热速度。
（6）在隔离手车动触臂适当位置安装无线测温装置，提高温升在线监测水平。
（7）编制开关（隔离）柜运行维护手册，制定状态评价和验收标准，对发现的异常数据应结合历年缺陷、异常记录和巡检记录进行综合分析。
（8）制造厂加强对断路器手车、隔离手车的性能检测，设计制造标准化手车、柜架校验检测平台。
4.结语
10kV中置式大电流隔离柜作为电网主要的中压设备之一，在变电站的配置数量比断路器柜少，结构相对简单。但从运行情况看，其质量缺陷不容忽视，特别是因触头温升超标导致的故障屡有发生。通过综合分析故障原因，提出了控制触头同轴度、降低接触电阻、规范试验方法、加强在线监测等技术、管理措施，确保电网与设备安全可靠运行。各变电站大电流隔离柜经技术改进，运行情况良好，说明上述质量控制措施是有效的。 [科]
【参考文献】
[1]DL/T 486-2010 高压交流隔离开关和接地开关[S].
[2]金华电业局調度所.变电站#1主变差动保护动作分析报告[R].金华电业局调度所，2012.
[3]杨洪玉，林乐亭.落地式手车真空开关柜运行中应注意的几个问题[J].吉林电力，2002（4）：56.
[4]林茂基.高压开关柜的发热处理与防控[J].企业技术开发，2012（22）：55-57.
[5]柏小平，李国伟，翁桅，等.电触头表面状态对接触电阻的影响和改善方法[J].电工材料，2013（1）：10-15，23.
[6]厦门ABB开关有限公司.VD4真空断路器安装使用说明书[Z].