中壓開關柜典型故障因素及防范處理

常家森++路浩++曹裕群++施翔++周永軍

摘 要：隨著配電網的快速發展，中壓開關柜在電力系統中用量大增，運行中故障也越發常見，影響供電可靠性。本文分析了故障因素，歸納提出相應的防范處理措施，有利于保證設備和人員生命安全，提高供電可靠性。

關鍵詞：開關柜；故障；防范處理

中圖分類號：TM89 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0083-02

Typical Fault Elements and Prevention Treatments of Medium Voltage Switch Cabinets

Chang Jiasen，Lu Hao，Cao Yuqun，Shi Yang，Zhou Yongjun

（Zhongtian Electrical Technology Co.， Ltd.， Nantong Jiangsu 226463）

Abstract：As the rapid development of distribution network， the amount of medium voltage switch cabinets used in the power system increases greatly， and faults in operation get more and more common and affect the reliability of power supply. In this paper， fault elements were analyzed， and corresponding prevention treatments were concluded. This work is beneficial for assuring the safety of equipment and staff and increasing the reliability of power supply.

Key words：switch cabinet； fault； prevention treatment

10～35kV配電開關柜在電力系統中大量使用，運行中經常會發生電氣故障，造成物質和經濟損失。隨著電網不斷擴大和對供電可靠性要求不斷提高，加強對配電設備運行故障的原因分析及預防處理，對加強設備保護，有效降低故障發生時設備的損壞程度，保證設備的長期安全運行有重要意義。

1 開關柜故障因素

通常中壓開關柜分為半封閉式和全封閉式，前者如GG-1A（F）、GSG-1A（F）等，后者如JYN、KYN、XGN等，按斷路器型號分為真空開關柜、少油開關柜、SF6開關柜等。由于開關柜型號較多，綜合了斷路器、負荷開關、接觸器、高壓熔斷器、隔離開關、接地開關及所用變以及控制、測量、保護、調節裝置，內部連接件、附件、外殼和支持件等元器件及組件，各個環節都可能引起缺陷和故障。歸納起來，故障因素大致有以下幾種。

1.1 機械故障

機械故障包括機構拒動、誤動故障和斷路器本體開斷關合故障。拒動、誤動故障是開關柜最主要的故障，原因分兩類：一類是由操動機構和傳動系統機械故障造成，包括機構卡澀，部件變形、位移或損壞，分合閘鐵芯松動、卡澀，軸銷松斷，脫扣失靈等；另一類是由電氣控制和輔助回路造成，包括二次接線接觸不良，接線錯誤，分合閘線圈因機構卡澀或轉換開關不良而燒損，輔助開關切換不靈，以及操作電源、合閘接觸器、微動開關等故障。開斷關合故障包括：少油斷路器噴油短路、滅弧室燒損、開斷能力不足、關合爆炸等，以及真空斷路器滅弧室及波紋管漏氣、真空度降低、切電容器組重燃、陶瓷管破裂等。

1.2 絕緣故障

絕緣故障主要表現是空氣間隙不達標而擊穿、外絕緣對地閃絡擊穿，內絕緣對地閃絡擊穿，瓷瓶套管、電容套管閃絡、污閃、擊穿、爆炸，提升桿閃絡，電流互感器閃絡、擊穿、爆炸，瓷瓶斷裂等。開關柜銅排上包覆的絕緣層在高負荷下還會逐漸老化，影響絕緣性能。

1.3 發熱故障

導電回路發熱或開關柜過熱是不正常狀態。導電回路過熱的起因是接頭部分接觸不良。發熱點主要在三個環節：隔離開關、斷路器和電氣連接部分。

隔離開關接觸良好關鍵在于要保證合理的接觸面積和接觸壓力，但往往由于隔離開關本身質量、開關柜體的裝配精度、現場的調整試驗存在問題和疏忽而不能有效保證。

斷路器小車的觸臂上的觸頭和滅弧室上下部接線座是容易發熱的部位。觸指突出而使大部分觸指和靜觸頭接觸不好會導致發熱，斷路器安裝時偏離正常位置也會造成接觸不良。短路電流流過斷路器可能導致其與柜體間發生位移，增大了觸頭間電阻，觸頭間長時間相互摩擦也會造成接觸不良，操作中的拒動和誤動會導致結構完整性遭到破壞。

開關柜導體過熱主要是由于主母排電流負荷過大，如果所用銅材或鋁材純度不高就會出現電阻過大，從而導致過熱。大電流開關柜內主變進線和母線都從穿柜套管穿過各金屬隔板，當電流很大時渦流磁滯損耗引起的發熱也將非常嚴重，因此大電流柜的隔板最好采用不銹鋼材料。

1.4 電氣故障

電氣故障主要有電壓互感器高壓熔斷器熔斷和相間短路兩種。發生單相接地故障和鐵磁諧振故障都可能導致高壓熔斷器熔斷。單相接地故障導致的高壓熔斷器熔斷還可能引起局部過電壓使得臨近相擊穿，從而引起兩相相間短路甚至更嚴重的后果。

1.5 安裝檢修維護隱患

電纜安裝中可能出現安全隱患，要提高安裝工藝水平；檢查工作中要注意將母排連接螺栓固定好。

1.6 質量問題

不合格元器件會嚴重影響供電穩定，如質量低下的隔離觸頭接觸不良易引發電弧故障，絕緣能力較弱的絕緣子在運行中會出現劇烈爬電，不合格穿柜套管會炸裂或碎裂，威脅供電安全。

1.7 防護性能

開關柜一次回路短路故障瞬間產生高溫高壓氣體，如不能在極短時間內有效釋放，將造成開關柜炸裂。泄壓方向應優先考慮頂部，頂部泄壓難以實現時可以考慮柜后泄壓。一次回路隔室如母線室、斷路器室、電纜室必須考慮泄壓通道，且各室泄壓通道獨立。開關柜的面板孔和觀察孔一旦處理不善就會嚴重影響高壓開關柜的防護等級，要注意防范外物進入。

2 中壓開關柜故障防范處理措施

針對以上典型故障原因，可以采取以下針對性的防范處理措施。

2.1 機械問題

完善開關柜設計及機械加工制造工藝質量管控。首先，產品設計是關鍵，在對開關柜運行環境充分調研基礎上，結合客戶意見、當地電網現狀及氣候等多種因素進行設計，選擇質量可靠的開關柜元器件。另外要嚴把質量關，保證車間清潔衛生，加強工藝改進與檢查并努力降低誤差。

處理拒動、誤動等故障，需要控制操動機構的協調性，讓各機械構件靈活地運轉以避免配件磨損。同時，盡可能簡化高壓開關柜控制系統結構，重點對控制回路進行必要的改良，通過電力試驗檢測開關柜設備是否出現故障，配合遠程監測系統以及時采取措施處理。

2.2 發熱問題

首先，應規范檢修維護制度，日常設備的維護和檢修要按照相關的規范進行，培養工作人員的良好工作習慣，要求工作人員學習操作章程，了解操作流程。例如在操作開關手車時，應推至設計的位置上，使動、靜觸頭緊密接觸。其次，要進行預防性試驗，需把本次得到的數據與以前的歷史數據進行對比分析。最后，與制造商溝通，正確選擇手車觸頭，以免開關柜超負荷運行。此外，要結合電子技術、通信技術、計算機技術等，應用溫升實時在線監測系統及時報警。

高壓開關柜內斷路器運行中，出現油斷路器嚴重缺油、SF6斷路器氣體壓力異常、液壓（氣動）操動機構壓力異常導致斷路器分合閘閉鎖時，嚴禁對斷路器進行操作。斷路器開斷故障電流后，值班人員應對斷路器進行巡視檢查。斷路器對故障線路實行強送后，無論成功與否，均應對斷路器進行仔細檢查。斷路器發生拒分時，應將發生拒動的斷路器脫離系統，待查明拒動原因并消除缺陷后方可投入。

2.3 電氣及絕緣問題

在安裝開關柜時要符合設計要求，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弧現象，引起相間短路。

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。要確保母線的絕緣效果，可以用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。

運行巡視時，要注意隔離開關絕緣子瓷件及法蘭有無裂紋，夜間巡視時應注意瓷件有無異常電暈現象。進行隔離開關倒閘操作時應嚴格監視隔離開關的動作情況，如發現卡澀應分析原因并進行處理，嚴禁強行操作。

處理絕緣故障要結合其引發原因，采取針對性的故障處理措施，如：更換新的絕緣儀器，選擇高性能的避雷裝置，調整開關柜內外部的接線情況等。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。要提高開關柜固體電介質絕緣擊穿電壓，一方面可以采用絕緣強度較高的絕緣件，另一方面可以噴涂絕緣涂料。

2.4 安裝檢修維護

開關柜應進行嚴格的出廠調試與試驗，嚴格按照規范進行現場安裝調試工作，要加強運行檢修人員技術培訓工作，使之熟悉和掌握所管轄范圍內高壓開關設備的性能和安裝、檢修、運行的技術要求，總結高壓開關設備的事故教訓。加強開關柜清掃，改善其運行環境，認真巡檢，及時上報。

3 結語

中壓開關柜使用量大面廣，問題多種多樣，需要不斷總結分析，從設計制造、安裝調試、運檢維修等各環節采取有效措施防范故障發生，提高供電可靠性。

參考文獻

[1]李英杰.淺析10千伏高壓開關柜常見故障處理[J].價值工程，2011，30（28）：46.

[2]金煒.10kV開關柜常見故障綜述[J].浙江電力，1999（6）：6-19.

[3]葉子.10kV開關柜電氣故障分析與處理[J].企業技術開發，2011，30（11）：60-61.

[4]馬云家，楊銀迪.淺析10kV高壓開關柜故障原因及防范措施[J].科技創新與應用，2016（7）：193.

[5]施育恒.淺析10kV高壓開關柜故障原因及處理措施[J].機電信息，2013，372（18）：81-82.

[6]吳宇翔.10kV開關柜運行中的常見故障及處理措施研究.機電信息，2013，363（9）：61-62.