供配電系統(tǒng)中高壓開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障分析與處理

李煉

【摘 要】高壓開(kāi)關(guān)柜是配電系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，從拒動(dòng)、誤動(dòng)故障、合閘、分閘故障、儲(chǔ)能故障等多方面分析了高壓開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障，并據(jù)此給出了各類(lèi)故障處理方式，為確保高壓開(kāi)關(guān)柜安全高效運(yùn)行提供了指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】高壓開(kāi)關(guān)柜；故障分析；處理方法

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM591 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）09-0172-02

0 引言

高壓開(kāi)關(guān)柜是指用于電能分配、計(jì)量及連接電纜的高壓配電設(shè)備，因其能夠起到電路的通斷、控制或保護(hù)等作用，故被廣泛應(yīng)用于高壓供配電系統(tǒng)中。高壓開(kāi)關(guān)柜的安全可靠運(yùn)行是確保供配電作業(yè)有序進(jìn)行的基礎(chǔ)，一旦高壓開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)故障，往往會(huì)造成大范圍的停電，影響居民生活和工業(yè)生產(chǎn)。由于高壓開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及斷路器、熔斷器、各類(lèi)儀表、保護(hù)器等多種元件，故障形式表現(xiàn)多種多樣，故障判斷和故障處理難度往往較大，本著提高高壓開(kāi)關(guān)柜故障判斷處理速度、降低停電影響時(shí)間等目的，有必要對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障和處理方法進(jìn)行研究。

1 高壓開(kāi)關(guān)柜概述

高壓開(kāi)關(guān)柜是以斷路器為主的電氣設(shè)備，其是根據(jù)電氣一次主接線圖的相關(guān)要求將控制器、保護(hù)器等高低壓電器及母線、絕緣子等元件裝配在一起形成能夠在電力系統(tǒng)中接受和分配電能的一類(lèi)裝置。高壓開(kāi)關(guān)柜可根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行要求將部分電力設(shè)備或者部分電路網(wǎng)絡(luò)投入或者退出運(yùn)行，也可將電力設(shè)備或者部分電路網(wǎng)絡(luò)快速切除，進(jìn)而確保電力系統(tǒng)的無(wú)故障運(yùn)行，同時(shí)也可保證檢修人員的安全。

根據(jù)斷路器的安裝方式，可將高壓開(kāi)關(guān)柜分為移開(kāi)式和固定式。移開(kāi)式高壓開(kāi)關(guān)柜又稱(chēng)為手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜，柜體內(nèi)的電器元件主要安裝在可抽出的手車(chē)上，該型高壓開(kāi)關(guān)柜互換性較好，可提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性；固定式高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的電器元件不可移動(dòng)，但是操作簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)低廉，故常被應(yīng)用于10 kV及以下配電系統(tǒng)中。根據(jù)安裝地點(diǎn)，可將高壓開(kāi)關(guān)柜分為戶內(nèi)式和戶外式，因受戶外環(huán)境的影響，戶外式高壓開(kāi)關(guān)柜型號(hào)較少。根據(jù)柜體結(jié)構(gòu)，可分為金屬封閉鎧裝式、金屬封閉間隔式、金屬封閉箱式和敞開(kāi)式等4種高壓開(kāi)關(guān)柜，其中金屬封閉鎧裝式高壓開(kāi)關(guān)柜因具有運(yùn)行安全可靠性高、互換性好、受地面水平影響小、檢修方便、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)而被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。

2 高壓開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障分析

2.1 拒動(dòng)、誤動(dòng)故障

拒動(dòng)、誤動(dòng)故障是高壓開(kāi)關(guān)柜的最常見(jiàn)故障，分析認(rèn)為該故障產(chǎn)生的原因主要有機(jī)械故障和電氣故障兩方面引起。機(jī)械故障是指操動(dòng)機(jī)構(gòu)或者傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)卡澀，部件出現(xiàn)變形或損壞，分合閘的鐵芯、軸銷(xiāo)等出現(xiàn)松動(dòng)或者變形等，這些都會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)拒動(dòng)和誤動(dòng)；電氣故障是指電氣控制回路或者輔助回路中的接線不良，端子出現(xiàn)松動(dòng)，扭轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)和輔助開(kāi)關(guān)不靈活，合閘接觸器出現(xiàn)故障等，電氣故障相比于機(jī)械故障引起開(kāi)關(guān)柜拒動(dòng)和誤動(dòng)比例要超出50%，且電氣故障檢測(cè)和維修難度相對(duì)更大。

2.2 合閘、分閘故障

高壓開(kāi)關(guān)柜的合閘方式可分為手動(dòng)式和電動(dòng)式兩種，前者出現(xiàn)的一般是機(jī)械故障，后者出現(xiàn)的多是電氣故障，手動(dòng)合閘通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)處理一般可以處理，電動(dòng)不能合閘常常是因保護(hù)動(dòng)作、防護(hù)故障、電氣連鎖等引起，這樣造成合閘后立即出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，即使轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在合閘位置，往往開(kāi)關(guān)也會(huì)出現(xiàn)連續(xù)性跳閘。分閘故障根據(jù)合閘方式分為機(jī)械故障和電氣故障，機(jī)械故障易判斷和處理，電氣故障多是因控制回路開(kāi)路、線圈或者輔助開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障引起，可據(jù)此進(jìn)行逐一排查來(lái)確定分閘電氣故障的種類(lèi)，并采取措施進(jìn)行處理。

2.3 儲(chǔ)能故障

部分類(lèi)型高壓開(kāi)關(guān)柜具有彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，在開(kāi)關(guān)合閘前需要進(jìn)行預(yù)先儲(chǔ)能方可進(jìn)行合閘。開(kāi)關(guān)柜的彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪將彈簧拉伸，引起儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)不能儲(chǔ)能的主要原因是機(jī)械部件磨損和電氣故障，其中以電氣故障為主。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，電機(jī)故障、行程開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)不當(dāng)、線路存在開(kāi)路等均會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)不能儲(chǔ)能，具體表現(xiàn)形式為電機(jī)停轉(zhuǎn)、儲(chǔ)能不到位等。

2.4 絕緣故障

高壓開(kāi)關(guān)柜絕緣故障一般是指絕緣件或者絕緣間隙的絕緣強(qiáng)度小于施加電壓時(shí)出現(xiàn)絕緣擊穿，導(dǎo)致絕緣破壞的一種故障。開(kāi)關(guān)絕緣故障屬于電氣故障，而絕緣破壞的過(guò)程往往具有長(zhǎng)期性和隱蔽性特點(diǎn)，對(duì)絕緣故障進(jìn)行分析得出：90%的絕緣故障存在空氣絕緣凈距離不足，這是導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜絕緣故障的主要原因；62%的絕緣故障存在絕緣件老化，這也是引起絕緣擊穿的重要原因；25%的絕緣故障存在絕緣材質(zhì)差、質(zhì)量低的問(wèn)題。同時(shí)，高壓開(kāi)關(guān)柜檢修力度不夠、未及時(shí)更換問(wèn)題絕緣件、運(yùn)行環(huán)境差等也是引起絕緣故障的重要原因，因此可從這幾個(gè)方面采取措施來(lái)杜絕絕緣故障。

2.5 過(guò)熱故障

對(duì)于封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜，因過(guò)流或者電阻增大容易引起過(guò)熱，過(guò)熱一般出現(xiàn)在互感器、電纜接頭等處。因過(guò)流導(dǎo)致的過(guò)熱容易燒壞夾緊彈簧的螺栓，并促使梅花觸頭的彈簧變形；因電阻增大引起的過(guò)熱常常會(huì)燒毀觸頭周?chē)^緣件，導(dǎo)致絕緣擊穿，引起電氣故障，造成高壓開(kāi)關(guān)柜停止運(yùn)行。

3 高壓開(kāi)關(guān)柜故障處理方法

高壓開(kāi)關(guān)柜拒動(dòng)和誤動(dòng)故障較為常見(jiàn)，首先查看機(jī)械構(gòu)件是否出現(xiàn)銹蝕、卡澀和變形、松斷等現(xiàn)象，如若存在應(yīng)即更換相應(yīng)構(gòu)件；其次對(duì)接線、端子、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等易出現(xiàn)問(wèn)題的部件進(jìn)行檢查；最后對(duì)接觸器、微動(dòng)作開(kāi)關(guān)等進(jìn)行檢查。根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行部件維修或者更換。

處理合閘和分閘故障時(shí)，首先應(yīng)該對(duì)機(jī)械故障進(jìn)行排除，若非機(jī)械故障引起，則進(jìn)行電氣故障排查。電氣故障引起的開(kāi)關(guān)柜合閘和分閘故障無(wú)外乎是繼電器出現(xiàn)故障，連鎖電路和輔助線路出現(xiàn)通斷，合閘線圈沒(méi)有電壓等，可采用試送電的方式進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)逐一排除假象故障最終確定具體原因。

通過(guò)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的儲(chǔ)能故障分析，認(rèn)為可從電機(jī)停轉(zhuǎn)、儲(chǔ)能不到位等方面進(jìn)行查找，而引起該問(wèn)題的主要原因是行程限位高度不合理、電機(jī)故障和控制回路故障等，這些故障的直接表現(xiàn)形式為電機(jī)停轉(zhuǎn)、儲(chǔ)能指示燈不亮、線路出現(xiàn)冒煙和異味等，對(duì)于行程限位高度可通過(guò)調(diào)整行程來(lái)實(shí)現(xiàn)，用萬(wàn)用表和電流表等排查電機(jī)和回路故障，若電機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換電機(jī)，若控制回路不能閉合或者控制回路出現(xiàn)斷路等及時(shí)進(jìn)行處理。

合理確定空氣絕緣凈距離，要求相間和相對(duì)地的空氣間隙≥300 mm，帶電體至柜門(mén)之間的間距≥300 mm，如若難以滿足該距離，必要時(shí)及時(shí)更換開(kāi)關(guān)；新柜體內(nèi)最好不要使用絕緣隔板，如若必須使用時(shí)應(yīng)保證絕緣隔板與帶電體間純空氣間隔。加強(qiáng)絕緣檢查力度，及時(shí)更換絕緣性能差或者出現(xiàn)老化現(xiàn)象的絕緣件，以確保絕緣性能滿足開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行要求。另外，要加大進(jìn)貨質(zhì)量檢驗(yàn)，嚴(yán)禁使用材質(zhì)差、質(zhì)量低的絕緣件，確保使用的絕緣件是表面光滑、無(wú)尖角、憎水性強(qiáng)的高性能絕緣件。

發(fā)熱故障對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜和供電系統(tǒng)危害甚大，若處理不當(dāng)極易燒壞各種內(nèi)部元件，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。避免發(fā)熱故障，首先要嚴(yán)把高壓開(kāi)關(guān)柜質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)開(kāi)關(guān)柜的日常檢修工作，尤其是對(duì)易出現(xiàn)發(fā)熱部位的部件進(jìn)行定期檢查；其次應(yīng)控制過(guò)流和過(guò)載，降低過(guò)載運(yùn)行次數(shù)以防過(guò)熱問(wèn)題；最后應(yīng)加強(qiáng)過(guò)熱監(jiān)測(cè)，過(guò)熱監(jiān)測(cè)可分為手觸監(jiān)測(cè)和儀表監(jiān)測(cè)，前者主要通過(guò)手摸感知柜體的溫度來(lái)進(jìn)行判斷過(guò)熱，后者主要通過(guò)安設(shè)溫度傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)過(guò)熱，溫度傳感器靈敏度高，安裝簡(jiǎn)單，已經(jīng)成為高壓開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)的主要手段。

此外，高壓開(kāi)關(guān)柜易受外部環(huán)境影響，如所處位置空氣潮濕容易造成柜體和內(nèi)部金屬體生銹腐蝕，降低設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命；柜內(nèi)空氣絕緣凈距離過(guò)近，若空氣潮濕會(huì)導(dǎo)致凝露現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成絕緣失效引起設(shè)備燒壞現(xiàn)象。故應(yīng)確保高壓開(kāi)關(guān)柜工作環(huán)境干燥，必要時(shí)可在柜內(nèi)安裝除濕裝置。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓開(kāi)關(guān)柜是供配電系統(tǒng)中最常用的電氣設(shè)備，其運(yùn)行質(zhì)量是確保供配電系統(tǒng)正常供電的重要基礎(chǔ)。但是受到開(kāi)關(guān)柜質(zhì)量、運(yùn)行、檢修和工作環(huán)境等多方面的影響，高壓開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障也多種多樣，故在處理高壓開(kāi)關(guān)柜故障時(shí)，只有掌握各類(lèi)故障產(chǎn)生的內(nèi)在原因，同時(shí)施以有針對(duì)性的處理措施，才能解決高壓開(kāi)關(guān)柜故障。另外，應(yīng)做到未雨綢繆，進(jìn)一步加強(qiáng)高壓開(kāi)關(guān)柜的檢修和維護(hù)力度，可有效降低其故障率，減少供電事故的發(fā)生。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]