變電站10kV開關(guān)柜的故障分析及防范措施

1、 變電站10kv開關(guān)柜的故障分析及防范措施 摘要：隨著電網(wǎng)建設(shè)速度的加快，電網(wǎng)建設(shè)用地與城鎮(zhèn)建設(shè)用地的矛盾進(jìn)一步加劇，而10kv開關(guān)柜占地面積小，可靠性高的特點(diǎn)，使10kv高壓開關(guān)柜在電力領(lǐng)域中應(yīng)用范圍得以全面化、廣泛化。但10kv高壓開關(guān)柜因其內(nèi)部空間狹小，內(nèi)部不易觀察、測溫等因素，往往容易出現(xiàn)設(shè)備故障。本文主要對變電站10kv高壓開關(guān)柜常見故障因素進(jìn)行分析，以及開關(guān)柜出現(xiàn)故障后的調(diào)查思路，并提出相應(yīng)防范措施，提高開關(guān)柜的安全運(yùn)行水平。關(guān)鍵詞：10kv高壓開關(guān)柜；常見故障分析；防范措施 1能夠引發(fā)變電站10kv高壓開關(guān)柜故障的原因 1.1溫度濕度因素 10kv高壓開關(guān)柜的內(nèi)部斷路器多為真空斷

2、路器，需要保證使用環(huán)境干燥和正確的溫度范圍，而10kv高壓室往往會建設(shè)在主控樓的低樓層處，平時運(yùn)行環(huán)境濕度較大。同時因 10kv高壓開關(guān)柜為封閉式設(shè)備，設(shè)備內(nèi)部情況不易被巡視觀察與測溫，在設(shè)備內(nèi)部刀閘分合不到位或故障時，容易出現(xiàn)設(shè)備發(fā)熱卻無法被發(fā)現(xiàn)的情況。設(shè)備在長期發(fā)熱的條件下運(yùn)行，會造成刀閘燒融、設(shè)備爆炸等事故。另外，為保證10kv高壓室溫度與濕度都在合適范圍，往往會在10kv高壓室內(nèi)部裝設(shè)空調(diào)，但因空調(diào)出風(fēng)口設(shè)置不正確，將其對著開關(guān)柜直吹，會致使開關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，為設(shè)備安全影響帶來隱患。 1.2尖端放電 尖端放電是電荷在導(dǎo)體尖端大量聚集，聚集到一定程度后電流擊穿空氣產(chǎn)生電弧的一種現(xiàn)象

3、，在各類開關(guān)柜中，尖端放電能夠擊毀開關(guān)，使高壓開關(guān)柜起火。避免尖端放電需要從兩個方面進(jìn)行考慮： （1）各種元部件的尖端處理。在進(jìn)行開關(guān)柜裝設(shè)投產(chǎn)過程中，需要對常見帶尖端的固定器材進(jìn)行處理，采用尖端部分打磨措施，減少尖端電荷聚集。 （2）進(jìn)行各種器材間距的設(shè)計(jì)合理。電荷擊穿空氣電壓隨導(dǎo)體間距的增加而增加，所以合理的內(nèi)部導(dǎo)體間距設(shè)計(jì)，可有效避免尖端放電現(xiàn)象的發(fā)生。3. 對投產(chǎn)前的耐壓試驗(yàn)嚴(yán)格把關(guān)。不僅需要對10kv母線做耐壓試驗(yàn)，對備用間隔的開關(guān)至下端接線板處也需試驗(yàn)，確保投產(chǎn)時設(shè)備安全可靠。 1.3雷擊因素 雷電在擊中導(dǎo)線時，可以瞬間產(chǎn)生極大的電流，在巨大的電動力的作用下會令開關(guān)柜內(nèi)部設(shè)備變形。

4、若此時保護(hù)裝置故障無法及時跳開斷路器，將出現(xiàn)越級跳閘，延長了故障跳閘時間，對設(shè)備危害加大。而大電流、高電壓容易讓電纜頭爆炸起火，燒毀整個開關(guān)柜。同時，在雷雨天氣，外部導(dǎo)線會產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，在由于雷擊造成的各類供電設(shè)備事故中，線路中的感應(yīng)過電壓約占85%，直擊雷過電壓約占15%，需要對感應(yīng)過電壓進(jìn)行充分防范。所以在進(jìn)行開關(guān)柜進(jìn)行設(shè)計(jì)時，通過以上計(jì)算過程再進(jìn)行斷路器和線纜選取，防止雷擊對開關(guān)柜造成損壞。 1.4動物闖入 變電站10kv出線變電柜在使用過程中，需要保證各類小型動物不會進(jìn)入到柜體中。因?yàn)槔鲜蟮葎游飼茐墓耋w中的各類線纜的絕緣層，或者對柜體中其余種類的供電設(shè)備造成破壞。同時，各類生物都屬

5、于良導(dǎo)體，當(dāng)這些生物在開關(guān)柜中同時接觸不同的線路時，也會造成短路。所以在進(jìn)行開關(guān)柜中設(shè)備接線以及柜體安裝時，需要對柜體設(shè)置各類防小動物封堵措施，并在進(jìn)行線路連接時，保證線纜的金屬部分完全不外露，防止動物與金屬部分接觸造成短路。 1.5粉塵 由于粉塵會讓空氣電阻變小，并且粉塵在密閉空間濃度過高會在接觸電火花瞬間發(fā)生爆炸，所以開關(guān)柜工作環(huán)境要保證清潔，避免粉塵因素對開關(guān)柜的安全運(yùn)行造成影響。同時，粉塵會落入開關(guān)箱中的各類儀器中，對開關(guān)柜中的各類電子元件造成影響，尤其在涉及電路板的裝置中，粉塵會導(dǎo)致電路板短路，影響設(shè)備的正常使用并導(dǎo)致設(shè)備損壞和燒毀。所以開關(guān)柜在安裝時期和工作過程中，要注意防塵設(shè)施建

6、設(shè)，并需要對開關(guān)柜每隔一段時間進(jìn)行一次粉塵檢查與清掃。 2變電站10kv高壓開關(guān)柜故障原因分析常見的10kv高壓開關(guān)柜故障原因主要為雷擊、小動物闖入以及開關(guān)柜受潮。據(jù)某供電局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年-2019年期間，10kv高壓開關(guān)柜故障原因中，雷擊占42%，小動物闖入占25%，開關(guān)柜受潮占19%，其余原因占14%。下面將主要介紹對開關(guān)柜故障的分析方法。 2.1調(diào)查故障時天氣情況 變電站最容易引發(fā)10kv高壓開關(guān)柜故障的因素就是雷擊，所以當(dāng)出現(xiàn)10kv高壓開關(guān)柜故障時分析的第一步就是對天雷擊原因進(jìn)行排查。主要為查看當(dāng)天氣象信息，觀察在確保人身安全的情況下，觀察避雷器動作次數(shù)信息和保護(hù)動作信息，同時

7、對有裝設(shè)有故障錄波裝置的變電站，可以查看故障錄波的電壓波形，以確定故障是否由雷擊引發(fā)。確定故障由雷擊引發(fā)后，需要對雷擊過程的感應(yīng)過電壓和直擊過電壓進(jìn)行計(jì)算，并檢查開關(guān)柜、電纜是否因電動力造成變形。 2.2調(diào)查動物闖入痕跡 經(jīng)過調(diào)查后，若發(fā)現(xiàn)整個供電系統(tǒng)未遭到雷擊，需要對柜體外觀以及柜體內(nèi)部儀器進(jìn)行檢查，調(diào)查目的是確定故障是否由動物引起。通常來說，鼠類對開關(guān)柜構(gòu)成威脅最大，所以在進(jìn)行外觀檢查時，需要確定開關(guān)柜是否被鼠類啃咬和損壞，在進(jìn)行內(nèi)部設(shè)備檢查時，需要觀察是否有鼠類動物毛發(fā)以及尸體、排泄物等，從而確定故障是否由鼠類動物引起。除此之外，還要對已經(jīng)損壞的各類供電和電路保護(hù)設(shè)備進(jìn)行檢查，檢查項(xiàng)目涉

8、及防小動物封堵情況，從根本上確定事故的動物因素。2.3調(diào)查故障時溫度濕度條件 溫度濕度條件對開關(guān)柜安全影響很大，尤其是在空氣常年潮濕的地區(qū)，更需要保證環(huán)境溫度一直處于開關(guān)柜所需的溫度范圍中。在進(jìn)行檢查時，也要對開關(guān)柜中的各類設(shè)備本身進(jìn)行調(diào)查，通過對各類儀器進(jìn)行拆卸，檢查其內(nèi)部是否有水漬，若有水漬，則說明開關(guān)柜發(fā)生事故前，內(nèi)部出現(xiàn)受潮現(xiàn)象。對溫度的調(diào)查相對來說較為復(fù)雜，溫度檢查首先要觀察開關(guān)柜內(nèi)部是否有燒蝕、積碳痕跡。然后是對開關(guān)柜內(nèi)部的溫度控制、通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，溫度控制系統(tǒng)涉及溫度監(jiān)測和通風(fēng)設(shè)備等裝置。在對溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查時，首先需要對通風(fēng)設(shè)備、監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行排查，然后對溫度控制器進(jìn)行測試

9、，確定溫控儀器能否正常投入使用，最后進(jìn)行線路檢查。 2.4調(diào)查開關(guān)柜內(nèi)清潔情況 開關(guān)柜若經(jīng)過火災(zāi)故障后，往往現(xiàn)場有較多粉塵遺留，這為粉塵調(diào)查帶來了困難，但是又由于粉塵是引發(fā)火災(zāi)的一個重要因素，所以需要對事故前的粉塵含量進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查方式可以通過查詢開關(guān)柜維護(hù)記錄，并對相關(guān)維護(hù)人員進(jìn)行詢問方式進(jìn)行，結(jié)合各類儀器的監(jiān)測結(jié)果得出結(jié)論。也可對相鄰未損壞的設(shè)備進(jìn)行檢查，根據(jù)其臟污程度確定事故發(fā)生前開關(guān)柜內(nèi)粉塵環(huán)境。對于未產(chǎn)生明火的事故，通常事故對開關(guān)柜內(nèi)的粉塵影響不大，便于排查這一因素。若調(diào)查發(fā)現(xiàn)環(huán)境粉塵含量過高，需要在今后的工作中加強(qiáng)清潔工作。 2.5對各部件尖端進(jìn)行測量 尖端放電過程中，電荷會在尖端

10、產(chǎn)生高溫，從而產(chǎn)生各種獨(dú)特的尖端放電痕跡，所以尖端放電檢測只需對發(fā)生故障后的所有含有尖端的器件進(jìn)行相關(guān)檢測即可。檢測方式可以采用肉眼觀察模式，將各種可能造成事故發(fā)生的元器件按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行觀察。通常情況下，由于尖端放電過程中會產(chǎn)生電弧，電弧在各種原件表面會留下碳顆粒并在同時使原件發(fā)生氧化，使原件尖端顏色變黑，從而確定事故是否由尖端放電現(xiàn)象產(chǎn)生。 3防范措施 3.1嚴(yán)格把關(guān)好設(shè)備設(shè)計(jì)、驗(yàn)收的環(huán)節(jié)。設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)體間的距離、電動力抵抗力以及通風(fēng)散熱設(shè)計(jì)均滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范并留有相關(guān)裕度，同時在設(shè)備投產(chǎn)前驗(yàn)收需嚴(yán)格控制毛刺，絕緣未包裹好等現(xiàn)象，并做好耐壓試驗(yàn)。 3.2加強(qiáng)日常巡視維護(hù)。對難以觀察內(nèi)部的開關(guān)

11、柜可加裝觀察孔，用于測溫和觀察刀閘分合閘的到位情況。 3.3做好防小動物封堵排查工作。定期開展防小動物封堵排查，排除小動物對設(shè)備的威脅。 3.4嚴(yán)把電纜頭制作質(zhì)量關(guān)。電纜頭制作嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行，對電纜頭做交流耐壓及相關(guān)試驗(yàn)。3.5 關(guān)注10kv高壓室的環(huán)境。在日常巡視時，關(guān)注室內(nèi)溫濕度、粉塵度情況，調(diào)整好空調(diào)的溫度，并讓出風(fēng)口不直吹開關(guān)柜本體，防止出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，讓設(shè)備在最適合的環(huán)境中運(yùn)行。 4結(jié)束語變電站10kv高壓開關(guān)柜的故障事故調(diào)查需要參考各種可能引發(fā)事故的因素進(jìn)行，這些因素主要涉及雷擊、清潔以及相關(guān)設(shè)備維護(hù)，本文對容易導(dǎo)致開關(guān)柜故障的各種因素進(jìn)行系統(tǒng)分析，以及提出故障原因排查的思路。但若要真