結(jié)合實踐談10kV高壓開關柜故障及防控措施

結(jié)合實踐談10kV高壓開關柜故障及防控措施摘要：隨著經(jīng)濟發(fā)展，我國社會用電量需求不斷加大，用電安全顯得非常重要。如果電力系統(tǒng)中10kV高壓開關柜發(fā)生故障，會影響用電安全運行以及造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，有關技術(shù)維護和管理人員，應做好10kV高壓開關柜的日常檢查和維護工作，如果出現(xiàn)故障，應該及時進行分析，并采取有效措施解決，保證用電安全。

關鍵詞：10kV高壓開關柜；故障分析；解決對策

引言

近年來，隨著電網(wǎng)改造力度的加大，10kV高壓開關柜得到進一步推廣應用，10kV高壓開關柜能夠?qū)﹄娏Π踩鸬揭欢ūＷo作用，所以10kV高壓開關柜的質(zhì)量是電網(wǎng)安全運輸?shù)闹匾ＷC。但目前由于10kV開關柜投運時間長后，容易存在小動物短路、內(nèi)部絕緣故障、傳動機構(gòu)和故障操作因素等安全隱患，威脅設備正常運行。若設備在運行的過程中出現(xiàn)故障,將連接設備進行斷開,然后實施維修工作,這樣的工作模式也比較方便,減小對輸電網(wǎng)絡的影響,最大程度上確保電力運輸安全。

1.10kV高壓開關裝置種類及特點

佛山市某鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)現(xiàn)有110kV變電站4座，分別為甲站、乙站、丙站和丁站，裝機容量28.3萬kVA；10kV配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)開關站1座；現(xiàn)有10kV線路39條，總長319.3km，其中架空線路236.94km，地埋電纜82.36km，環(huán)網(wǎng)率達61.54%；0.4kV線路總長833.35km；10kV變壓器共585臺，裝見容量29.655萬kVA。目前所主要使用的10kV高壓開關柜主要分為固定式開關柜、箱式開關柜、手車落地式開關柜和手車中置式開關柜幾種。開關柜主要特點：（1）箱體式的開關裝置，具有占地面積較少，安裝方便的特點，但是，其不足之處是散熱性能不好，所以不能直接使用于超大負荷需求的用電系統(tǒng)之中。這類開關裝置主要安裝在戶外，其適用于電壓負荷較小的環(huán)境之中。（2）固定式的開關裝置，這類開關裝置占地面積較大，其內(nèi)部空間的構(gòu)造較為復雜，穩(wěn)定性明顯，主要用于廠區(qū)。

2.10kV的高壓開關故障產(chǎn)生原因分析

在電網(wǎng)中，10kV開關柜所處的運行環(huán)境也各不相同，在運行中所面臨的問題以及出現(xiàn)的故障也多種多樣，以2011年~2015年某鎮(zhèn)轄區(qū)10kV開關柜故障為例，見表1。

由表1可見，開關柜絕緣故障占31.25%，小動物短路占34.75%。這些故障嚴重影響了10kV的高壓開關的正常投運，也影響了用戶的安全可靠用電，我們結(jié)合2011年~2015年雙水鎮(zhèn)轄區(qū)10kV開關柜故障進行了分析，提出了10kV開關柜改進措施。

3.10kV的高壓開關裝置故障產(chǎn)生

原因分析

3.1絕緣故障

（1）爬距及空氣間隙不夠

開關柜發(fā)生絕緣損壞事故的其中一個原因是生產(chǎn)廠家生產(chǎn)設計不合理，柜體內(nèi)部的爬距及空氣間隙不夠。比如手車柜，為縮短柜體尺寸，在隔離插頭相間距離，生產(chǎn)廠家未采取有效的絕緣隔離的工藝。另外為壓縮生產(chǎn)成本，減小裝于柜內(nèi)的斷路器，造成隱患。

（2）運行環(huán)境條件的影響

開關柜發(fā)生絕緣閃絡的原因是開關柜周圍運行的環(huán)境條件差而導致的，發(fā)生污閃的原因是絕緣子串的泄漏距離偏小，不能適應污穢和潮濕的環(huán)境。例如當大氣污染嚴重時，就會使電力設備的絕緣子、套管及母線污染。污閃是在泄漏電流增大到一定程度時才發(fā)生的、絕緣電阻下降，如果絕緣子的泄漏距離小，放電容易跨接兩端電極，從而發(fā)生閃絡。

3.2小動物短路

由于10kV高壓開關柜的電纜層、開關層、保護儀表層二次電纜孔相互連通，而一次電纜孔洞通往電纜溝，若電纜溝封堵不嚴實，小動物會通過一、二次電纜孔洞進入柜內(nèi)，引發(fā)放電或短路故障。

3.3渦流發(fā)熱

由于開關柜運行電流大，渦流發(fā)熱已成為開關柜發(fā)熱的一個不可避免的問題。渦流發(fā)熱產(chǎn)生原因是開關柜運行帶電運行中，負荷電流在穿墻套管固定鋼板內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，進而在其中產(chǎn)生感應電壓，從而產(chǎn)生渦流發(fā)熱。

以乙站開關柜斷面圖為例，發(fā)生開關柜中渦流的常見部位有如圖1所示。

渦流發(fā)生的主要部位有柜體內(nèi)的主母線穿到觸頭室間隔板、開關柜主母線間隔板、主變進線隔板處和6個手車臂的隔板。有些開關廠的產(chǎn)品在主母線穿到觸頭室間隔板、開關柜主母線間隔板、主變進線隔板處和6個手車臂的隔板沒有采取防渦流的措施，運行中就發(fā)生了渦流發(fā)熱現(xiàn)象，造成設備安全隱患。

3.4操作因素

（1）這類故障表現(xiàn)為機構(gòu)卡澀，脫扣失靈、部件變形或損壞，分合閘鐵芯松動、卡澀，軸銷松斷等，這主要是由于操動機構(gòu)及傳動系統(tǒng)的機械故障造成的。

（2）柜體的機械強度不夠，如靜觸頭或動觸頭在長期的使用過程當中，由于長期機械磨損造成觸頭之間接觸不良的現(xiàn)象，導致產(chǎn)生設備操作故障。

4.10kV的高壓開關裝置故障解決對策

4.1提高絕緣性能措施

（1）提高外絕緣的泄漏比距。泄漏比距是衡量防污閃能力的重要參數(shù)。對普通地區(qū)要求不小于1.2cm/kV，雖然10kV開關處于室內(nèi)，但并不能消除飄塵的沉積，考慮到大氣環(huán)境條件日趨惡化，10kV開關柜的外絕緣泄漏比距應選為20.6cm/kV以上為宜。

1.1—泄壓裝置；1.2—控制小線槽；1—外殼；2—分支小母線；3—母線套管；4—主母線；5—靜觸頭裝置；6—靜觸頭盒；7—電流互感器；8—接地開關；9—電纜；10—避雷器；11—接地主母線；12—接卸式隔板；13—隔板；14—二次插頭；15—斷路器手車；16—加熱裝置；17—可抽出式水平隔板：18—接地開關操作機構(gòu)；19一底板；A—母線室；B—斷路器手車室；C—電纜室；D—繼電器儀表室

（2）要執(zhí)行“逢停即掃”的原則，定期對開關柜清掃，減少污染。另外，應在開關室配置通風、防潮設備和濕度計，在開關柜配置溫濕度控制器，在梅雨、多雨季節(jié)或運行需要時啟動上述設施，保障室內(nèi)環(huán)境干燥。

4.2防小動物短路措施

（1）開關柜及電纜維護時嚴防小動物加強封堵。高壓開關柜安裝時，應將開關柜保護儀表層一次和二次電纜孔、電纜層、開關層要絕緣物完全封堵，防止小動物通過電纜孔洞進入柜內(nèi)，引發(fā)放電或短路故障。

（2）為防止小動物或異物碰觸母線

造成短路，高壓開關柜內(nèi)母線及各支引線宜采用絕緣措施，如采用可靠的絕緣材料包封。

4.3防止渦流發(fā)熱措施

對開關運行要隨氣候變化進行改善，在夏季炎熱季節(jié)，環(huán)境溫度較高，設備負荷電流又大，產(chǎn)熱高，應加強10kV開關室通風排熱來降低設備溫升，防止室內(nèi)過熱。為提高設備過熱故障巡視水平，要利用紅外線測溫儀導電柜體進行定期測溫。

4.4提高防護措施

應當加強開關柜設計和改良，從開關柜構(gòu)造上防止機構(gòu)卡澀，脫扣失靈、部件變形或損壞，分合閘鐵芯松動、卡澀，軸銷松斷故障。其次運維人員操作技能培訓，提高操作水平。

5結(jié)束語

通過采取一系列措施，供電所10kV的高壓開關柜故障由每年發(fā)生6起降至1起，此項成果在兄弟單位得到了進行推廣。隨著10kV開關柜性能廣泛應用，其運行維護、檢修水平的要求更高，只有對