10-kV高压开关柜常见故障和处理措施

10kV高压开关柜常见故障和处理措施何靖新（天津市百利高压超导设备有限公司）[摘要]随着我国电力事业的发展，10kv高压开关柜在现代配电系统中被广泛的应用。但由于配电系统是生产和生活的重要组成部分，因此配电系统必须要保证满足生产和生活的要求，并且要保证其供电安全可靠，电能质量良好。高压开关柜是电力系统重要的装置之一，而由其引发的故障大大降低了系统的运行效率。本文介绍了10kV开关柜运行中的常见故障，并针对各种形式的故障进行分析，并且提出常见故障的处理措施。[关键词]10kV高压开关柜、常见故障、处理措施1、引言目前我国电力系统中所使用的10kv高压开关是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用的电气设备。主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器,高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等。10kv高压开关柜是电力系统中的重要电气设备，在将其应用于配电系统中时要做到深刻的了解相关的国家标准，以及高压开关柜的基本分类情况，遵循科学、安全、合理、经济的原则进行选择配电系统中的开关柜，以此保证电力系统科学有效地进行供电工作。近年来10kV高压开关柜的使用也变得更为普及，开关柜不仅维持了电力系统的稳定运行，而且在各种故障状态下可断开连接的设备，保证了设备及操作人员的安全。从长期发展的角度考虑，电力企业需加强10kV高压开关柜故障诊断及采取相应的处理措施，使其在系统中发挥更加全面的安全作用。2、10kV高压开关柜运行中的常见故障近来电力行业科学技术以及制造工艺的不断发展，10kV开关柜的产品质量及运行过程中的可靠性都有了显著提高，故障率也大大降低。但由于10kV开关柜在运行过程中要长期处于高压和大电流的环境中，难免会发生故障。导致10kV高压开关柜故障的因素大体分为五类：环境因素、老化因素、绝缘因素、质量因素、操作因素。从长期运行经验不难发现10kV开关柜的发热故障最为常见，绝缘故障的故障处于第二位，而电气元件故障排在第三位，开关柜机械传动操作机构故障排在第四位，开关柜其他故障排在最后。10kV开关柜所发生的这些故障对广大电力用户的用电可靠性以及电网的安全可靠运行都造成了严重影响，必须采取有效的处理措施来解决并预防上述故障。3、10kV高压开故障原因分析3.1、10kV高压开关柜发热故障随着现在生活用电量不断的增加，10kV开关柜的发热现象也越来越多中，发热的主要来源是导电回路，其中有导体发热、接头发热以及涡流发热等。如果开关柜的发热量超过了其能够排出的热量时，就会导致开关柜异常温升，严重时会造成事故。导体发热主要是指主回路母线发热，由于母线长期通过较高的负荷电流，因此在高负荷情况下发热也就更加明显。此外，目前生产制造的铜排中含有一定的杂质，使得其电阻率偏高，对发热量也会有助增作用。而接头发热主要是由于刀闸接头、刀闸引线以及互感器接线板等连接部位接触不良以及电化学腐蚀所导致的。涡流发热则是负荷电流在开关柜中各种钢板材质的隔板中所产生的环流引起的，负荷电流越大，这种发热效应就越明显。3.2、10kV高压开关柜绝缘故障绝缘能力是高压开关柜的另一大影响因素，导致10kV高压开关柜绝缘故障的主要原因是绝缘放电问题，例如导体相间或对地闪络以及支柱瓷瓶闪络等。绝缘放电的原理是，由于开关柜内绝缘体或绝缘间隙的绝缘强度不满足要求，在高压条件下发生放电，严重时甚至会发生绝缘击穿事故。10kV开关柜的运行环境较差是造成绝缘故障的主要原因，污闪就是这种绝缘故障的主要表现形式。在一些工业比较发达的地区和沿海城市，开关柜内部的绝缘子以及套管等部位日积月累就会堆积较多的污秽，在空气湿度较大的气候条件下，如果某些绝缘子支柱的泄漏距离偏小，就难以适应这种污染较重和湿度较大的环境，极易造成污闪，其次外界环境处于潮湿状态，造成绝缘子及母线表面的积污增多，持续潮湿的环境极易引发污闪事故。从长期运行经验看，外界条件对高压开关柜的影响作用很大，环境因素往往会限制开关柜作用的稳定发挥。3.3、10kV高压开关柜电气元件故障随着社会用电量的增多，原先安装的电力设备开始处于老化阶段，各种装置及元器件性能日趋下降。10kV开关柜的电气元件，例如带电显示器、避雷器以及电压互感器等在长期的运行过程中都比较容易出现故障。带电显示器由于自身质量问题，再加上开关柜运行环境较差，所以出现故障的几率极高，很多开关柜的带电显示器在现场都无法使用，形同虚设。避雷器故障则一般是由于密封出现问题、阀片性能老化以及瓷套污染等造成的。密封出现问题潮气就会进入到避雷器内部，造成其内部绝缘劣化，进而使阀片性能加速老化。而瓷套污染则会导致电阻片上电压分布不均匀，进而加速电阻片的劣化。造成电压互感器故障的原因较多，包括自身质量问题，安装调试问题，二次侧发生短路以及铁磁谐振过电压等。这些问题的存在都会破坏电力系统的稳定性。3.4、10kV高压开关柜机械传动操作机构故障操作机构弯曲变形、传动销断裂、连杆拉断以及拐臂断裂等是10kV开关柜机械传动操作机构故障的主要表现形式。这些故障不仅会造成连杆脱落，引起相间的短路跳闸和单相接地事故，在严重情况下还会使开关机构操作不灵，导致开关的拒合、拒分。这些问题的存在都会破坏电力系统的稳定性。3.5、10kV高压开关柜其他故障10kV开关柜其他故障主要是如老鼠、蛇等小动物进入开关柜中，导致的短路故障以及运行维护人员误操作造成的故障。其中，小动物进入开关柜造成的故障虽然所占比例比较小，但危害极大，必须引起重视；而误操作造成的故障同样具有极大的危害，会使开关柜损坏甚至爆炸，严重威胁到运行维护人员的人身安全以及配电网的安全可靠运行。操作因素也是引发开关柜事故的重要原因。4、10kV高压开关柜常见故障的处理措施4.1、加强10kV高压开关柜设计及制造阶段全过程质量控制电力系统设计阶段应注重开关柜的事故防范，对潜在的安全隐患实施必要的处理，设计出一个合理可靠的开关柜产品是关键。开关柜厂家在进行开关柜设计时，首先应对开关柜的运行环境进行充分调研，要在充分听取客户要求与意见的基础上进行设计；其次，开关柜的设计方案应结合当地电网现状以及气候条件等多种因素，因地制宜；最后在选择开关柜元器件时要保证质量，尽量避免因为元器件质量差所导致的开关柜故障。有了一个合理的设计方案和优良的元器件，还要对开关柜生产过程中的质量控制严格把关。在组装开关柜时需要保证车间的清洁卫生要加强对制造工艺的改进与检查将制造过程中的误差降到最小，提高设备在以后运行中的安全系数。4.2、做好10kV高压开关柜出厂以及安装现场的调试与试验工作在严格的检验程序能够保障设备的性能。10kV高压开关柜出厂时，必须对其进行严格的出厂调试与试验，以检验开关柜的绝缘及耐压性能。因此，开关柜厂家必须配备必需的检验设备，并建立起完善的检测体系，确保开关柜出厂试验落实到位。而在开关柜安装现场，厂家也要向客户提供优质而周到的现场服务，严格按照相关规范及规定进行开关柜的现场安装及调试工作，以避免由于安装过程中存在问题而导致开关柜故障。4.3、要注意改善10kV高压开关柜的运行环境改善开关柜的使用环境能够更好的发挥开关柜的性能，降低事故的发生率。10kV开关柜的绝缘放电故障、导体锈蚀以及污闪等问题在很大程度上是由恶劣的运行环境所造成的。因此运行单位也要注意采取相应措施对10kV开关柜的运行环境进行改善，如雨水较多的季节要加强排水工作；在夏季负荷高峰期要加强10kV配电室的通风散热；在10kV配电室安装空调和除湿设备降低开关柜内部的潮气；运行中要加强对开关柜的清扫，做到“逢停即扫”，限制污闪发生。4.4、加强对10kV高压开关柜的运行巡检工作运行巡检工作非常重要，把事故隐患遏制在萌芽中。运行单位在变电站无人值守的情况下要定期对10kV开关柜开展运行巡检工作，以及时掌握开关柜的运行情况。在巡检过程中要做到高度认真和细致分析，有时一个小小的放电现象在下一次巡检时都有可能已发展成绝缘故障。此外，还要利用红外测温仪等设备对开关柜的导电回路进行带电测温，一旦发现有异常温升就可以通知调度部门适当转移该台开关柜的负荷，以避免温度进一步升高。4.5、制定相应的防范措施认真学习开关柜的使用规范，严格按照规范操作。对于误操作造成的10kV开关柜故障，运行单位一方面要制定出完善而又合理可行的运行管理制度，并严格执行；另一方面也要加强对运行人员的培训；提高其防误能力。此外还要加强日常运行的巡视工作，发现问题要及时上报并予以解决。5、结语在国家运行的电力系统中，10kV开关柜数量众多，所处的运行环境也各不相同，在运行中所面临的问题和出现的故障也多种多样。所以需要对10kV开关柜的常见故障类型进行分析和总结，并从设计制造、出厂验收、安装调试以及运行过程中巡视检测等多方面采取有效措施，来防范10kV高压开关柜故障的发生，提高10kV配电网的供电安全性和可靠性，降低故障的发生率以保证10kV高压开关柜性能的充分发挥。参考文献：[1]钱家骊、杨丽华等：《高压开关柜-结构、计算、运行、发展》，中国电力出版社，2006。[2]崔成恕、赵伯楠、王岩．国内外中压开关柜的现状与发展趋势．供用电，2009。[3]邓本再、胡涛，基于蓝牙的断路器触点和母线温度在线监测系统.《高压电器》，2006。[4]王隽，中压开关柜绝缘方式和绝缘标准分析.《江苏电器》，2008。[5]潘长明、刘刚、熊炬等，高压开关柜绝缘事故的分析及防范措施．《高压电器》，2011。