10kV高壓開關(guān)柜故障原因及處理措施研究

韓濤 張國偉

摘要：高壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)重要的裝置之一，而其引發(fā)的故障大大降低了系統(tǒng)的運行效率。現(xiàn)主要分析了導(dǎo)致10kV高壓開關(guān)柜故障的具體因素，并提出了防范10kV高壓開關(guān)柜故障的具體措施。

關(guān)鍵詞：10kV高壓開關(guān)柜；故障原因；處理措施

中圖分類號： TM591文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

近年來電力行業(yè)進(jìn)行了深入改革，10kV高壓開關(guān)柜的使用也變得更為普及。開關(guān)柜不僅維持了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，而且在各種故障狀態(tài)下可斷開連接的設(shè)備，保證了設(shè)備及操作人員的安全。從長期發(fā)展的角度考慮，電力企業(yè)需加強10kV高壓開關(guān)柜故障診斷及采取相應(yīng)的處理措施，使其在系統(tǒng)中發(fā)揮更加全面的安全作用。

一、10kV高壓開關(guān)柜種類及特點

現(xiàn)在運行的10kV高壓開關(guān)柜種類繁多，不同開關(guān)柜之間有著明顯的區(qū)別。總的來看，開關(guān)柜主要分為固定式開關(guān)柜、箱式開關(guān)柜、HXGN負(fù)荷開關(guān)柜、手車落地式開關(guān)柜和手車中置式開關(guān)柜幾種。具體如下：（1）固定式開關(guān)柜是變電站和一些廠礦企業(yè)應(yīng)用比較多的產(chǎn)品，體積較大，因此柜內(nèi)空間比較充裕，柜內(nèi)的各種電氣元件擺放也就比較靈活，但其封閉性和防護性比較差，發(fā)生事故的概率較高，因此基本上已被淘汰。（2）箱式開關(guān)柜主要應(yīng)用于戶外用電場所，適合在負(fù)荷小的供電系統(tǒng)中使用，由于其體積比較小，散熱性能不好，因此較大負(fù)荷的供電系統(tǒng)不宜采用。（3）HXGN負(fù)荷開關(guān)柜類型較多，其中SFs負(fù)荷開關(guān)柜具有防護等級高、維護簡單等優(yōu)點，在新建用電房中應(yīng)用比較廣泛。（4）手車落地式開關(guān)柜對箱底的強度要求較髙，目前市場上對采用進(jìn)口技術(shù)的產(chǎn)品還有一定的需求。（5）手車中置式開關(guān)柜是目前在10kV開關(guān)柜中應(yīng)用廣泛、比較受歡迎的產(chǎn)品，和其他同類產(chǎn)品相比有著明顯優(yōu)勢，因此具有廣闊的發(fā)展前景。

二、造成10kV高壓開關(guān)柜故障的具體因素

1、絕緣因素

絕緣能力是判斷電力設(shè)備好壞的一項重要指標(biāo)，也是影響高壓開關(guān)柜正常工作的重要因素。在進(jìn)行電力維修時，使用的電力產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，很容易在維修過程中給電力設(shè)備帶來損壞，降低其絕緣能力。另外，維修人員的維修程序不規(guī)范，也極易給供電設(shè)備的絕緣能力造成損壞。在開關(guān)柜平時的使用過程中，電力系統(tǒng)髙負(fù)載的運行往往會產(chǎn)生一定的熱量，久而久之會就使開關(guān)柜絕緣層性能逐步降低。以上問題很容易造成高壓開關(guān)柜出現(xiàn)故障。

2、安裝、檢修維護隱患

在安裝工作中，有可能會出現(xiàn)電纜絕緣層損壞、未排盡電纜頭內(nèi)部氣體、電纜屏蔽層接地不良形成環(huán)流等安全隱患，所以要從根本抓起，提高安裝工藝水平，杜絕柜內(nèi)短路現(xiàn)象；在進(jìn)行大量的檢查工作時，一定要將母排連接螺栓固定好，以避免停電事故的發(fā)生。

3、質(zhì)量因素

電控柜內(nèi)質(zhì)量不合格的元器件會嚴(yán)重影響發(fā)電和供電的穩(wěn)定性，容易引發(fā)供電系統(tǒng)中的安全事故，如質(zhì)量低下的隔離觸頭在運行時接觸不良容易造成電弧故障；由于電力系統(tǒng)主要運行在潮濕、多塵埃的復(fù)雜環(huán)境中，很容易導(dǎo)致絕緣老化，特別是絕緣能力比較弱的絕緣子頭在供電運行中出現(xiàn)劇烈的爬電現(xiàn)象，將對供電安全構(gòu)成威脅。

4、老化因素

隨著社會用電量的增多，原先安裝的電力設(shè)備開始處于老化階段，各種裝置及元器件性能日趨下降。如：真空斷路器在使用過程中易發(fā)生不同的故障，特別是電流值處于異常變化的故障發(fā)生率更高。真空泡在真空度明顯降低或者在運行中受損后，真空斷路器的整體性能就會隨之降低，當(dāng)出現(xiàn)故障時就容易發(fā)生爆炸事故。同時變電站的高壓柜，在系統(tǒng)負(fù)荷增加后，系統(tǒng)的短路電流和容量也會隨之增加。若真空斷路器的電流值難以達(dá)到系統(tǒng)運行的標(biāo)準(zhǔn)，其常會受到短路故障的影響而降低性能。這些問題的存在都會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5、操作因素

斷路器在10kV開關(guān)柜中屬于一次性的主體設(shè)備，在運行期間要面臨大電流、高電壓等環(huán)境，這些都會影響到設(shè)備的運行狀態(tài)。主要表現(xiàn)為：（1）柜體的機械強度不夠，當(dāng)短路電流流經(jīng)開關(guān)的時候，在電動力的作用下而導(dǎo)致柜體與開關(guān)之間發(fā)生位移，從而致使觸頭間接觸電阻急劇增大，而產(chǎn)生電弧，甚至?xí)鸨ā＃?）靜觸頭或動觸頭在長期的使用過程當(dāng)中，因為它們之間相互的機械磨損而導(dǎo)致接觸點或面的減少，從而造成觸頭之間接觸不良的現(xiàn)象。（3）設(shè)備安裝中因操作不當(dāng)破壞了結(jié)構(gòu)的完整性，如：動靜觸頭插入不標(biāo)準(zhǔn)，接觸電阻過大易引起不同的故障問題。操作中的拒動、誤動等均是開關(guān)柜事故的誘發(fā)因素，主要表現(xiàn)在：首先，操動機構(gòu)以及傳動系統(tǒng)的機械故障引起的開關(guān)柜故障，這種情況體現(xiàn)于卡澀、部件變形或位移、脫扣失靈等；其次，由于電氣控制及輔助回路引起的故障，該情況會造成保護裝置難以正常執(zhí)行命令。

三、10kV高壓開關(guān)柜故障的防范措施

1、重視材料的選擇

在對荸個電力系統(tǒng)進(jìn)行前期設(shè)計時，就應(yīng)該分析各種可能造成開關(guān)柜故障的因素，對潛在的安全隱患做好防范并制定相關(guān)的處理措施。開關(guān)柜設(shè)計主要包括柜體的固定和相關(guān)電氣元件的選擇。現(xiàn)在市場上銷售的電氣元件比較多，工作人員設(shè)計時一定要分析各個元件的性能，主要從工作的穩(wěn)定性和安全性上來考慮，并不斷對其進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到開關(guān)柜最佳的設(shè)計狀態(tài)。針對不同的電氣元件，要選擇合適的環(huán)境，只有這樣才能保障其發(fā)揮優(yōu)越的性能。當(dāng)然為了滿足實際情況的要求，在設(shè)計時也可以考慮用一些高性能的材料，以此來提升設(shè)備運行的安全系數(shù)。

2、注重爬電比距的設(shè)計。

在開關(guān)柜設(shè)計過程中，爬電比距是一個很重要的參數(shù)。只有符合該指標(biāo)的要求，才能保證整個供電系統(tǒng)穩(wěn)定安全工作。針對爬電比距，國家有著明確的規(guī)定，高壓開關(guān)柜中各個組件的外緣爬電比距不小于18mm/kV，有機絕緣不小于20mm/kV。為了達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，電力施工部門應(yīng)該嚴(yán)格控制相關(guān)配件的規(guī)格，在必要的情況下，可以找相關(guān)廠家定做，以保障電力系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。

3、注重安全設(shè)計

安全問題是進(jìn)行任何工程首要考慮的問題，在電力行業(yè)同樣如此，安全用電是電力行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的重要前提。為了確保供電系統(tǒng)的安全運行，電力行業(yè)制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。比如，髙壓開關(guān)柜內(nèi)的各相導(dǎo)體之間及對地空氣間隙必須在125mm以上。在使用負(fù)荷絕緣結(jié)構(gòu)的時候，還要注意不同絕緣材料介電常數(shù)的配合。只有這樣才能有效避免意外事故的發(fā)生，以及煙霧或有害氣體對母線的腐蝕。

4、性能方面

繼電保護是電力系統(tǒng)的保護結(jié)構(gòu)，其需在設(shè)計安裝時嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作。通常要不斷改善繼電保護對運行方式變化的適應(yīng)性能，使其更好地服務(wù)于系統(tǒng)的運行。另外，當(dāng)斷路器容量不足時，繼電器應(yīng)該及時更換，對一些重要的參數(shù)指標(biāo)需重新規(guī)劃設(shè)計。

5、開關(guān)柜制造工藝造成的故障及處理

10kV開關(guān)柜的制作以柜體的制造工藝為基礎(chǔ)。在開關(guān)柜制造時，首先選擇角鋼、槽鋼等型材，根據(jù)柜體結(jié)構(gòu)的要求，定性板材構(gòu)件，特型鋼管采用焊接的形式，并將變異處和需調(diào)處用緊固件連接起來。為了防止柜體結(jié)構(gòu)的連接處因焊接受熱膨脹而相互擠壓造成的不美觀問題，主要采用以下措施：焊接之后再進(jìn)行矯正；提前預(yù)測變形范圍，焊接時對著變形的反方向；必要時對結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的熱處理；為了使焊接后凸起的部分與焊接處的收縮程度相同，需要對凸起部分進(jìn)行加熱。

結(jié)束語

高壓開關(guān)柜在保障整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定工作上具有比較重要的意義，因此，在使用過程中要避免開關(guān)柜事故的發(fā)生。這就需要工作人員在施工或改造工程中，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)施工，并對各項參數(shù)做好記錄，相關(guān)部門要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，明確各個施工過程中的責(zé)任，對常見問題做好防范，并定期對高壓開關(guān)柜做好安全測試工作，及時發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生事故的誘因，并尋找有效的解決方法，確保寓壓開關(guān)柜在最佳狀態(tài)下運行，為人們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活用電提供保障

參考文獻(xiàn)

[1]韋科迪.淺析10kV高壓開關(guān)柜故障原因及防范措施[J].機電信息，2012年.

[2]黃志勇.變電站10kV開關(guān)柜的故障分析及措施仁[J].科技與企業(yè)，2011年.

[3]張平.高壓開關(guān)柜的發(fā)展與現(xiàn)狀分析[J].中國科技信息，2007年.