10kV開關柜電氣故障分析與處理

宗營營 高鈺

摘 要：文章首先對10kV開關柜出現電氣故障的原因進行分析，從電壓互感器高壓熔斷器熔斷與相間短路故障兩方面來進行。其次重點介紹在故障發生后的解決方法，整理出有效的技術措施，采用技術手段進行維護能夠降低開關柜發生故障的幾率。

關鍵詞：10kV開關柜；電氣故障；故障處理

1 10kV開關柜電氣出現故障的分析

開關柜發生電氣故障會造成電力傳輸中止，系統無法正常運行。開關柜在配網中也起到線路安全性保護的作用，當傳輸的電壓檢測發現異常時，在開關柜中會自動阻斷，基礎設施安全性不會再受到影響。一旦開關柜出現故障，保護功能也會受到阻礙，系統中存在的干擾現象更不能得到調控。10kV開關柜電氣故障主要表現為電壓互感器高壓熔斷器熔斷和相間短路兩種，接下來將進行逐一淺析。

1.1 電壓互感器高壓熔斷器熔斷

在額定不變的電壓下，當線路的電阻減小，流經的電流會因此而增大，分析總功率變化也呈上漲趨勢。但配網系統能夠承受的荷載功率是有限的，如果繼續增大最終超出了安全使用范圍，會引發熔斷故障。互感器在高壓環境下熔斷對電力系統的安全性影響十分嚴重，所傳輸的電壓不能符合用電設備使用標準，最終造成嚴重的安全隱患。由此可見，熔斷器熔斷受制于所使用的熔斷器與實際電流匹配程度，若電流小、熔斷器容量小就會導致熔斷器熔斷。除了上述原因，還有一些內部故障：

1.1.1 單相接地導致高壓熔斷器熔斷：在配網運行期間為保障用電設備的使用安全會對線路做出接地保護處理。接地部分形成回路才能發揮作用，因單相接地造成的熔斷器熔斷現象頻繁發生。在接地時并沒有形成回路，并且存在線路運行方式不合理的情況。當發生單相接地時，由于電壓互感器鐵芯過于飽和，會使為發電機等設備提供工作磁場的勵磁電流劇增，從而導致高壓熔斷器熔斷。對于一些有消諧裝置的設備，由于在日常使用中有的消諧裝置發出的響應要延遲，與低頻飽和電流的作用時間得不到匹配，就導致消諧裝置發揮不了作用。

1.1.2 鐵磁簡諧振動導致高壓熔斷器熔斷：當線路中出現不合理的干擾時，系統的運行使用安全性得不到保障，隱患也會繼續增大。對線路的總電阻會造成影響，詳細分析會發現在鐵磁簡諧振動的影響下電阻阻值會有不同程度的減小，導致流經電流增大。10kV線路發生單相接地時激發了鐵磁諧振過電壓，鐵磁元件在一定的回路損耗了電阻，鐵磁諧振過電壓的幅值因受電感鐵芯的飽和效應限制而產生了鐵磁諧振，導致電壓互感器的感抗明顯降低，使勵磁電流明顯增強，從而造成電壓互感器高壓保險熔斷。

1.1.3 線性簡諧振動導致高壓熔斷器熔斷：在電力系統中，由線性電感和電容及電阻元件構成了串聯回路，當電源的頻率接近回路的等值自振頻率，這時在電容元件上就會產生很高的過電壓，引發線性電壓諧振，諧振時，電阻決定著回路中的電流，同樣也抑制了電感活電容元件的過電壓，因此，導致高壓熔斷器熔斷。故障不僅僅只有這些，對于一些參數諧振故障和一、二次回路發生的故障，不在此細談。

1.2 相間短路故障

單向接地表示線路并沒有形成閉合回路，而是在局部產生短接，這部分線路并沒有與用電設備相連接，導致供電設備短路，這部分線路的溫度會急劇升高，達到熔斷保護裝置的極限時，便會出現引發高溫熔斷。故障線路還表現為開關部分的控制線路被燒斷，不能在繼續對線路進行調控，觀察開關處的導線，損壞后會出現大火顯現，最終造成總配網跳閘的現象。高壓狀態下運行的線路如果彼此之間間隔距離過短，在特殊天氣環境下絕緣層的功能會下降，容易出現擊穿問題，短路問題也因此出現。打火產生的電弧會接觸到周邊的導線絕緣層，風險指數會隨著溫度升高而增大。

2 10kV開關柜電氣出現故障的處理

2.1 電壓互感器高壓熔斷器熔斷故障處理

首先要對諧振進行控制，在線路導通時檢驗參數是否在正常范圍內，發現參數異常現場要及時采取調控方案，將其控制在合理范圍內。尤其是在接線形式檢驗方面，要采取可變通方法來進行。

其次是對回路阻尼的控制。諧振一旦出現要及時采取解決方法，采用宏觀調控的技術手段來進行控制，將線路運行期間的電阻控制在合理范圍內。電壓額定不變的情況下，檢驗電流參數能夠最直觀的反應出阻值情況，方便管理人員做出宏觀調控。電流增大隨之電阻也會減小，這樣可以減少傳輸階段的電能損耗，但如果電流額度超出了正常范圍，仍然會引發電氣開關柜的故障問題，要加大對電阻的調控力度。

再次，采用改變參數來改變諧振頻率的方法，通常抑制諧振主要是通過改變XC0和XL，改變XCO主要是通過在變壓站的母線上增加出線或集中電容器，改變XL可以選擇福安特性好的電壓互感器，當發生單相接地時，電壓互感器鐵芯不易飽和，這樣就不會增加勵磁電流，難于發生諧振。合理地做到中性點經消弧線圈接地，這樣可以有效地防止單相弧光接地所引起的過電壓。針對空母線合閘充電產生基波諧振的現象，只要在合閘前合上一條空載線路，然后進行充電，就可以有效地改變系統參數，避開諧振。

最后，采用高壓側中性點假裝電阻的方法，之前采用開口三角繞組加裝阻尼電阻的方法可以有效的抑制諧振，同樣在電壓互感器中性點處加裝電阻，就相當于在電壓互感器的一次側都加裝了電阻，起到的作用將和開口三角繞組加裝阻尼電阻一樣，使電壓互感器的容量會隨著一次側電流的增大而增加，電流增加，電阻越小，這樣就能夠很好的起到抑制電壓互感器過電壓、過電流及抑制諧波的作用。

2.2 相間短路故障處理

第一，要在柜內裝設除濕設備，確保柜內干燥，這樣就不至于在潮濕的環境下導致絕緣水平降低，引發擊穿現象。

第二，在安裝時要符合設計要求，以防接地電阻過大，出現局部過電壓。要確保柜體和柜內電器接地，避免在單相接地時出現電弧飛狐現象，引起相間短路。

第三，在10kV的配電器件中，電壓互感器相對來說比較容易損壞，所以要適時地做好抽檢耐壓試驗。最后，要確保母線的絕緣效果，最好用10kV等級的熱縮絕緣套管將柜內出現裸露的觸頭及母線有效地包裹起來，加強母線的絕緣處理，防止出現母線相間短路或者被燒毀的現象。

結束語

通過對10kV開關柜發生電氣故障的原因，并給予了相關處理策略，在一定程度上降低了故障所造成的損害，減少了經濟上的損失，同時也維護了設備安全系統，保證了設備的安全運作。在今后的工作中，要及時地做好開關柜電氣的檢測，將不良因素的影響降到最低，使效益達到最大。■

參考文獻

[1]吳宇翔.10kV開關柜運行中的常見故障及處理措施研究[J].機電信息，2013（3）.

[2]渠學真.10kV高壓電纜開關柜故障類型分析及解決方法[J].機電信息，2013（11）.

[3]馮佳明，王森.10kV高壓開關柜檢修維護注意事項及故障實例分析[J].機電信息，2014（5）.