探析10kV高壓開關柜故障原因及處理措施

摘 要：在電力系統中，10kV高壓開關柜如果出現故障將會產生較嚴重的影響，會增加電力項目的運營成本，并且會威脅到電力操作者的人身安全，非常容易出現安全事故。為了確保電力系統以及工作人員的安全，相關單位必須重視高壓開關柜的維護，明確各種故障的原因，進行有效防范，使其能夠穩定、可靠的運行。文章主要分析了10kV高壓開關柜故障原因以及相關防范措施。

關鍵詞：10kV；高壓開關柜；故障原因；處理措施

引言

高壓開關柜其實是指用于電力系統發電、輸電、配電等過程的起通斷、控制或保護等作用的高壓電氣設備。10kV高壓開關柜就是工作電壓等級為10kV的高壓開關柜。由于10kV高壓開關柜內部結構比較復雜，包括較多的元器件，如高壓斷路器、隔離開關與接地開關、高壓負荷開關、電壓互感器和電流互感器等。所以，必須加強故障防范，保證安全運行。

1 10kV高壓開關柜常見故障原因

在10kV高壓開關柜實際運行過程中，導致其發生故障的原因比較多，主要可以分為以下幾大類：開關柜的絕緣性能差、材料設備質量問題、防爆和防護性能差以及工作人員操作不當等。下面分別針對上述不同故障原因進行闡述。

1.1開關柜的絕緣性能差

絕緣性能是高壓開關柜的一項非常重要的指標，容易受到外部情況、安裝維護、運行操作不當等因素的影響。開關柜所處運行環境在惡劣的環境下，比如內部環境潮濕且有絕緣子和母線表面積污的情況下，其內部會積污受潮，進而發生污閃，破壞開關柜絕緣。老化也是高壓開關柜絕緣損壞的一種重要原因。我國經濟社會在過去的幾十年中快速發展，原先安裝的高壓開關柜在長期運行中勢必會有過負荷運行的情況；在長期過負荷的情況下，原先安裝的高壓開關柜內部絕緣材料老化情況十分嚴重。此外，絕緣比距和空氣間隙也影響著高壓開關柜的絕緣性能。許多廠家為了滿足用戶要求，減小開關柜外型尺寸，通常的做法是減小高壓開關柜內部的高壓斷路器、隔離插頭相間或對地的距離；而在作出此類結構方面的改動之后，并沒有采用其他提高絕緣水平的相應措施，導致高壓開關柜絕緣水平下降，高壓開關柜在使用過程中事故頻發。

1.2材料設備的質量問題

材料和設備的質量是影響高壓開關柜運行的重要因素，在電力系統改造施工過程中，需要使用眾多的材料與設備，它們質量的優劣直接對發、供、輸電產生影響。10kV高壓開關柜經常出現與材料、設備相關的故障，例如，當隔離觸頭存在質量問題時會引起手車柜隔離觸頭的接觸不良現象發生，造成設備產生電弧故障；絕緣子頭部的絕緣性相對較弱，酚醛氧玻璃絕緣子與環氧澆注互感器的質量較差，這些材料在性能和質量上跟電力標準規范的要求相比有較大的差距。當電力設備處于正常的運行條件時，由于塵埃積灰和環境潮濕等原因也會造成電氣元件的老化，使絕緣性變差。通過對相關數據的分析發現有很多電力設備即使是處于標準狀態下工作，仍然會產生爬電現象，它給電力系統的安全穩定帶來了極大的挑戰。

1.3 10kV高壓開關柜的防爆性能和防護性能較差

高壓開關柜在運行過程中，會由于各種原因（如短路、絕緣老化等）引發一次回路短路故障，在數萬安培的短路電流下，瞬間產生高溫高壓氣體，若高溫高壓氣體在狹窄的柜體內不能在極短時間內有效釋放，會造成開關柜炸裂，相鄰開關柜損壞，同時可能傷及人身安全。所以，在進行開關柜設計時，工作人員必須考慮有效泄壓措施。開關柜的泄壓方向必須優先考慮頂部泄壓，在頂部難以實現時，可考慮柜后泄壓。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。高壓開關柜的面板孔和觀察孔一旦處理不善，就會嚴重地影響高壓開關柜的防護等級，因此在日常的應用過程中要格外注意。

1.4缺乏定期維護以及操作不當

如果不定期對高壓開關柜進行維護，高壓開關柜就會出現各種問題。例如，由于高壓開關柜內部會流過大電流，所以要求開關柜的機械穩定性要好。當開關柜的機械強度不夠時，而工作人員沒有發現，在流過大電流時會使開關和柜體之間發生位移，從而使得觸頭之間接觸電阻急劇增加，進而產生電弧，甚至引起爆炸，影響十分惡劣；高壓開關柜在長期運行后，內部的動靜觸頭之間的接觸面會產生機械磨損，從而出現接觸不良的現象。另外，在設備安裝過程中，如果工作人員操作不當，也會破壞整個開關柜的完整性，進而增加事故隱患。

2 10kV高壓開關柜故障的防范措施

2.1高壓開關柜內部環境處理

10kV高壓開關柜內部溫濕度以及灰塵等環境因素對開關柜的絕緣情況有著直接影響，所以，對高壓開關柜內部環境的處理是防范事故的不可或缺的部分。對于開關柜內部濕度較大的情況，需要增加除濕裝置；對于開關柜內部溫度較大的情況，則必須增加開關柜內部空氣流動，可通過開通風窗并加裝過濾網的方法來處理；而對于柜內落塵的情況，在增加柜內空氣流動和干燥時，則不會發展為污閃。

2.2規范檢修維護制度

首先，為了保證開關柜的穩定運行，相關單位必須培養工作人員的良好工作習慣，規范檢修維護制度，要求工作人員學習操作章程，了解操作流程。其次，要進行預防性試驗。高壓開關柜內設備運行前必須進行預防性試驗，在進行預防性試驗時，不能只憑單次的實驗結果就盲目地判斷故障類型，需把本次得到的數據與以前的歷史數據進行對比分析，只有這樣才能得出準確的結論。最后，要正確選擇手車觸頭。在尋找制造10kV開關柜的廠家時，要充分地表達工程的實際情況以及對產品的要求，以便制造商能夠制造出符合要求的、性能比較好的開關柜。

2.3注重材料選型

在對電力系統進行設計時，工作人員要重視對開關柜可能發生故障的防范，對可能存在的安全隱患要進行科學的分析處理。在設計中要特別注意柜體及斷路器等一次性配件的選型及其材料質量，要對所使用的配件的性能有清楚的了解和認識，綜合考慮它們的安全性、可靠性以及穩定性等來進行優化配置。

2.4爬電比距的處理

爬電比距也是需要關注的重要指標，其可靠性直接關系到整個系統的運行穩定性。在國家標準中高壓開關柜的相關組成部件以及支持絕緣件的外絕緣爬電比距當為純瓷絕緣時不應低于10kV/MM，爬電距離不小于140mm；為有機絕緣時不應低于10kWMM，爬電距離不小于160mm。要符合這一規定需要電力公司進行嚴格的管控，從而確保其安全性。

結束語

總而言之，作為配電端重要的成套開關設備，高壓開關柜的重要性不言而喻。為了提高對用戶的供電可靠性，相關運維人員必須對10kV高壓開關柜的各種故障有充分的了解，及時發現故障起因，并進行處理。相關單位也應該制定合理的故障防范措施，有效避免各種故障的發生。

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作者簡介：

周江（1976-），男，主任工程師，重慶市人，從事供配電，動力保障，ups保障研究。