10kV開關柜故障原因及應對措施探討

許光宇

［摘 要］目前，市場上可供選擇的10kV開關柜類型正在不斷增多，為10kV電網建設提供了有效支持。但10kV開關柜在使用時會受到周邊環(huán)境影響，容易出現(xiàn)故障問題。電力企業(yè)在對開關柜進行安裝時，需要根據不同類型開關柜結構特點，制訂針對安裝計劃，還要從根源上對故障問題發(fā)生原因進行分析和探討，并采取有效防控措施，才能保證開關柜在使用時能夠滿足各方面要求，避免因為開關柜故障問題對電網運行產生不良影響。電力企業(yè)要提高對這項工作的重視程度，并加強開關柜運維管理。本文就10kV開關柜故障原因及應對措施進行相關分析和探討。

［關鍵詞］10kV開關柜；故障原因；應對措施

［中圖分類號］TM72文獻標志碼：A

隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展，各個地區(qū)電力工程建設水平也在不斷提升，初步滿足了用戶電力能源使用需求。但因為在建設電力工程時，會受到多種因素影響，尤其是設備應用效果，會對電力系統(tǒng)運行安全性產生直接影響。因此，電力企業(yè)需要從各個層面對設備進行有效監(jiān)督和管理，尤其是在對10kV開關柜管理時，需要做好設備規(guī)格和型號選擇，并且對制造工藝有效改進，對設備進行科學安裝，并加強后期檢修和維護，才能保證開關柜應用壽命能夠得到有效延長。電力企業(yè)還要根據開關柜運行情況，制定有針對性的故障預防措施［1］。

1 10kV開關柜運行特點

10kV開關柜屬于固定開關裝置，主要作用于煤礦行業(yè)以及變電所建設中，這種開關柜容量比較大，可以將各種類型的電子元件靈活設置在柜內。傳統(tǒng)固定開關裝置在使用時密封性能比較差，無法對開關柜進行有效防護，這就導致開關柜在使用時經常會出現(xiàn)故障問題，因此這種開關柜逐漸被淘汰。我國在建設電力工程時，部分電力設備運行期間負荷比較小，可以配置箱型配電柜。這種配電柜體積比較小，無法提高散熱水平，難以將其作用于運行負荷比較大的設備建設中。一般情況下電力企業(yè)會選擇負載控制柜，這種開關柜不僅類型比較多，而且保護能力比較強，在對其檢修和維護時，各項工作開展難度比較小。目前，市場上大多數(shù)開關柜產品設置為落地式手推車類型，對箱體應用強度存在較高要求。在進行電網建設時，可以選擇臺車切換裝置，應用這種裝置具備較多優(yōu)勢，具備廣闊的市場發(fā)展前景。電力企業(yè)需要根據自身建設需求對開關柜類型進行正確選擇，還需要對開關柜結構特點進行深入分析和研究，并制定有針對性的管理措施，才能充分發(fā)揮開關柜的功能效用［2］。

2 10kV開關柜故障問題發(fā)生原因

2.1 材料和設備存在質量問題

在進行電力工程建設時，材料和設備應用質量會對高壓開關設備運行效果產生直接影響。尤其是在對傳統(tǒng)電網進行改造時，因為涉及的內容比較多，需要對材料和設備進行有效更換，才能提高區(qū)域內供電水平。如圖1所示，在對高壓開關柜故障問題進行排查時，如果絕緣觸頭存在質量問題，就會導致開關柜內絕緣觸點接觸不良，還會引發(fā)電弧失效等問題。絕緣子絕緣性能過差，就會對開關柜使用壽命產生一定影響。有些電力企業(yè)選用了酚醛玻璃絕緣子和環(huán)氧澆注變壓器設備，這種絕緣子和設備整體性能不符合電氣規(guī)范要求，如果在運行期間質量不斷下降，就會引發(fā)嚴重的事故。在正常工作條件下，粉塵和環(huán)境濕度會導致電氣元件出現(xiàn)老化問題，進而導致絕緣性能下降，這也會對開關柜正常運行產生一定影響［3］。

2.2 操作隱患比較嚴重

在進行高壓開關裝置應用時，斷路器設備屬于一次性裝置內容，在使用時會受到電流和電壓影響。如果開關裝置在使用期間出現(xiàn)短路故障問題，就會導致電流迅速增加。高壓開關柜機械強度過低，電流通過開關時，柜體會受到電流影響出現(xiàn)運動現(xiàn)象。如圖2所示，觸點之間的接觸會導致電阻數(shù)值不斷增加，引發(fā)火花等情況，嚴重時還會引發(fā)柜體爆炸問題，進而對區(qū)域內電力能源供應產生較大影響。開關裝置在長時間運行時，靜觸頭和動觸頭會因為機械摩擦出現(xiàn)接觸不良等問題，觸頭之間接觸面積不斷減小，會對開關柜正常應用產生不良影響。在進行開關柜使用時，如果不小心搖動柜體，很可能引發(fā)開關柜失效現(xiàn)象。這是因為開關柜內部零件會出現(xiàn)短路故障或出現(xiàn)變形問題，一旦開關柜內部線路出現(xiàn)嚴重損壞，就會導致保護設備無法順利完成相應指令［4］。

2.3 防護水平過低

目前在應用高壓開關柜時，主要存在五重保護內容，也就是軟件鎖和電磁鎖以及機械鎖等保護內容。其中，機械連鎖主要具有接地開關和隔離開關控制等功能，電磁鎖主要是對裝置是否通電進行有效判斷，并對紗門是否處于鎖定狀態(tài)進行檢測和分析。這些防護手段在使用時具有一定優(yōu)勢，需要對其加以有效使用，才能獲得更好的防護效果。但重復使用不同類型的閉鎖方式會導致操作形式更加煩瑣，還會增加工作人員的任務量，有些工作人員責任心有待加強，在進行具體操作時，沒有嚴格按照防護要求標準進行建設，也沒有對保護效果進行檢測和分析。一旦保護性能下降，就無法對外界影響因素進行充分防護，會導致開關柜在使用期間出現(xiàn)更加嚴重的隱患。一些電力企業(yè)也沒有提高對這個問題的重視程度，并未從各個層面對開關柜進行有效保護［5］。

2.4 絕緣性能存在問題

要想提高高壓開關柜的絕緣性能，就需要嚴格按照開關柜使用要求，做好絕緣性能檢測。但實際上絕緣性能會受到安裝質量和維護手段以及環(huán)境條件的影響，大多數(shù)開關柜運行環(huán)境比較惡劣，如果周邊環(huán)境過于潮濕，就會導致母線表面和絕緣子遭受污染。開關柜內部存在水分也會引發(fā)污染問題，進而導致絕緣子出現(xiàn)損壞。絕緣子出現(xiàn)嚴重老化問題，也會導致性能失效。有些高壓開關柜在長時間高負荷運行的情況下，內部材料磨損和老化問題過于嚴重，絕緣系數(shù)不斷降低，增加了開關柜隱患問題發(fā)生的概率［6］。

2.5 安裝和檢修風險比較大

一般情況下，在進行高壓電網建設時對材料和設備應用存在較高的要求。一旦電力企業(yè)沒有嚴格按照建設需求正確選擇材料和設備，也沒有做好質量和性能檢測，將不合格材料和設備應用于電網建設中，就會引發(fā)嚴重事故。尤其是在安裝高壓電網時，如果電力企業(yè)沒有制定詳細的施工細則，則無法將其全面落到實處；如果施工人員也未嚴格按照制度要求標準作業(yè)，就會增加失誤發(fā)生的概率。高壓電網建設對施工工藝應用存在較高要求，如果電力企業(yè)選用的施工技術過于落后，就無法提高電網運行的安全性，還會降低區(qū)域內供電質量。在安裝母線和導線時，因為涉及的內容比較煩雜，母線連接螺栓扭緊之后，如果沒有對固定性能進行有效檢測，一旦使用期間出現(xiàn)松動問題，就會導致線路運行溫度不斷上升，進而引發(fā)故障問題。在切斷分段匯流條和輸出線路之后，雖然可以有效排除故障問題，但也會對設備應用產生一定影響。在對高壓開關柜進行檢修時，如果出現(xiàn)電纜敷設不到位等問題，就會增加故障發(fā)生的概率。線纜頭部氣體無法徹底排除，在進行線纜制造時，切斷線纜會引發(fā)絕緣破壞和接地不良等故障問題，還會導致線纜在運行期間出現(xiàn)雜散電流和感應電壓。

3 10kV開關柜故障問題解決措施

3.1 材料和設備質量問題解決措施

在進行開關柜選擇時，電力企業(yè)需要重點關注市場上的一些新型設備，要將性能更加優(yōu)越的產品用于電網建設中。在對各種類型的材料和設備進行選擇時，不僅要保證材料和設備規(guī)格、型號能夠符合開關柜建設要求，還需要做好質量和性能檢測，只有檢測合格才能應用到實際建設中。電力企業(yè)還需要選派專門的技術人員做好現(xiàn)場檢測，如果發(fā)現(xiàn)材料和設備使用期間出現(xiàn)問題，則需要對其進行及時處理。因為當前市場上的元件類型比較多，設計人員在設計開關柜時，也需要對各種類型元件性能進行準確分析，要從安全性等角度出發(fā)，還要保證元件特性符合開關柜建設要求，并且能夠適應復雜的運行環(huán)境。

3.2 操作隱患解決措施

在對高壓開關柜操作隱患進行預防和控制時，要做好高壓開關裝置選擇，并對其進行有效監(jiān)測和管理。電力企業(yè)還要提高高壓開關柜的機械強度，避免斷路器設備使用期間對高壓開關柜運行產生不良影響。在進行高壓開關柜操作時，要盡可能避免出現(xiàn)開關柜搖晃問題，只有這樣才能降低開關柜內部元件變形和短路問題發(fā)生的概率。工作人員要定期對開關柜內部線路運行情況進行檢測和分析，如果發(fā)現(xiàn)線路已經出現(xiàn)老化或隱患問題，要對其及時進行檢修和處理。工作人員要對開關裝置運行溫度進行嚴格控制，要制定有效通風措施，避免開關裝置運行期間溫度不斷上升，進而對開關柜使用產生不良影響。工作人員要定期對開關裝置運行溫度進行檢測和分析，為溫度調控工作的開展提供有效數(shù)據支持。

3.3 提高防護水平

在對開關柜設備進行防護時，要嚴格按照五重保護要求執(zhí)行。工作人員需要強化自身責任心，自覺規(guī)范自身行為。工作人員還可以通過對三頻耐壓變壓器設備進行有效測試，并做好局部放電測試處理，明確設備防護效果。為了避免高壓開關柜使用期間因為電纜頭絕緣事故引發(fā)質量問題，需要積極引進信息化技術，提高智能化防護水平。

3.4 優(yōu)化絕緣性能

在設計高壓開關柜時，需要根據電網運行需求，對高壓開關柜絕緣性能進行完善和優(yōu)化。因為電網運行期間繼電保護屬于非常重要的一項內容，在設計高壓開關柜時，需要嚴格遵循繼電保護設計要求，還要根據實際應用需求，對繼電器等設備功能進行完善和優(yōu)化。要想提高高壓開關柜絕緣水平，還需要做好運行環(huán)境優(yōu)化，并定期開展檢測工作。如果發(fā)現(xiàn)高壓開關柜內部元件已經出現(xiàn)老化或磨損問題，要對其及時檢修和更換。

4 提高安裝和檢修水平

在安裝高壓開關柜時，電力企業(yè)需要選擇專業(yè)技術人員開展相關操作，并且制定詳細的施工細則，將其落實到安裝的各個環(huán)節(jié)中，要保證工作人員能夠嚴格按照規(guī)章制度要求標準安裝，降低失誤問題發(fā)生的概率。每個安裝環(huán)節(jié)作業(yè)完成之后，都需要及時開展質量檢測工作，只有檢查合格才能進行下一環(huán)節(jié)操作，避免因為質量問題對開關柜運行效果產生不良影響。在對開關柜檢修時，要積極借助智能化軟件和設備，及時查找故障問題發(fā)生原因，并精確定位故障區(qū)域，為維修方案制訂提供有效支持。工作人員需要在最短時間內對開關柜進行全面檢修，并徹底排查隱患問題，只有這樣才能從根本上降低故障發(fā)生的概率。工作人員還要做好自我防護，避免檢修期間出現(xiàn)安全事故。

5 結語

在進行10kV開關柜設計時，要從安裝環(huán)節(jié)入手對故障問題進行預防和控制。電力企業(yè)要組建更加專業(yè)的工作團隊，并解決10kV開關柜運行期間存在的問題。電力企業(yè)可以在開關柜中添加在線監(jiān)測裝置，通過對開關柜運行參數(shù)的實時提取，并對各項數(shù)據信息進行對比分析，從而對異常情況及時發(fā)現(xiàn)和解決。電力企業(yè)還需要對開關柜典型故障問題進行深入研究，并對影響開關柜運行的因素進行有效控制，要為開關柜的使用提供有力支持。電力企業(yè)還需要做好開關柜更新，為電力系統(tǒng)的高效運行奠定良好的基礎。

參考文獻

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［3］沈松斌，程玉凱. 一起主變壓器低壓側開關柜爆炸事故分析［J］. 山東電力高等專科學校學報，2022，25（3）：24-27.

［4］黃艷，龔翔峰. 沙河抽水蓄能電站10 kV高壓柜缺陷分析與處理［J］. 水電站機電技術，2022，45（3）：104-106.

［5］馬超晨. 電氣化鐵路10kV配電所電氣設備的安裝與運維［J］. 設備管理與維修，2021（24）：89-90.

［6］劉小麗. KYN28型10kV高壓開關柜性能、故障分析及處理［J］. 電氣技術與經濟，2021（6）：67-69.