10kV開關柜故障原因與應對措施研究

張 峰 侯 鵬

山東濟寧圣地電業集團有限公司金鄉金地電力安裝分公司 山東濟寧 272200

在我國的供電網絡中,10kV開關柜內部擁有較多的結構。連接各類引線,利于提升供電的穩定程度,以上內容為該設備的重要作用。當前,由于我國的電力技術正處于飛速發展階段,10kV開關柜的設計質量和運轉效用得到了穩步提升,在工作的過程中,故障出現的可能性大幅度降低。但是依然有很多需要解決的實際問題,以及部分無法避免的故障。

一、10kV開關柜常見故障

(一)絕緣故障

在10kV開關柜的工作過程中,極為常見的故障在于絕緣端故障,產生此類隱患的基本因素是組件磨損。一旦出現絕緣故障,開關柜會不斷向外散熱。正常狀態下,該故障通常出現在導線的連接點、閘刀等重要位置。導線連接不到位,開關柜的發熱量也會隨之不斷增加[1]。此外,在開關柜運轉時,內部會產生大量的化學氣體,隨著時間的推移,閘刀表面容易出現銹蝕反應,提升發熱量。正常狀態下,開關柜的各類觸摸裝置通常與閘刀連接在一處,應用劣質的材料可能會加劇熱能的生成。

在開關柜內部,不管是哪部分的部件,如若沒有應用高品質的材料,功效性都可能受到一定的影響,進而加劇開關柜出現隱患的可能性,降低輸電網的科學性和有效性。根據以往的各類數據和信息可知,觸發故障的根本原因通常有以下幾種:首先,MOA的各項參數不符合實際,進而引發組件出現故障。其次,開關柜內部的互感裝置在設計的過程中未根據圖紙中的內容進行,增加了開關柜發生絕緣故障的可能性。最后,在導線的制作過程中,銅絲的純凈度不滿足需求,橫截面面積較小,隨之容易誘發絕緣故障。

(二)互感故障

在10kV開關柜的內部,存在較多電流和電壓互感裝置。利用相關組件,在輸電的過程中,在系統中實時上傳各類電流信息和電壓參數。因此,假如開關柜中的互感裝置品質較差,容易引發較為嚴重的故障和風險問題。

(三)銜接故障

假如在線路設計的過程沒能應用優質的接線材料、焊接技術,切面的設計不達標,此時開關柜中導線的銜接位置可能存在一定的安全隱患。在應用時,線路的電阻值較大,故障出現的概率也不斷提升,除此之外,當開關柜處于工作狀態時,內部會產生大量的水分子,容易導致絕緣層磨損,還可能被電流擊穿,從而降低機組的穩定度。

(四)斷路拒動

在對外輸電的過程中,10kV開關柜在工作的過程中,斷路拒動是其中較為常見的隱患之一。當該設備處于運轉狀態時,隨著時間的不斷推移,機組內部各個組件的安全系數也會隨之不斷下降[2]。由于組件外部的潤滑性降低,斷路拒動隨之產生。當開關柜內部長時間存在大量的水分子,技術人員又無法及時有效地做出調整,就可能引發開關組件腐蝕、彈簧回彈能力下降等情況。情節嚴重者,還可能引發設備失效,發生拒動問題。

(五)氣體泄漏

技術人員在輸電網的施工過程中,時常應用SF6氣態開關柜。在該種類的開關柜中,SF6是一類絕緣系數較高的物質,在工作時,可能會對干擾開關柜的正常運轉。值得注意的是,在輸電網絡中,技術人員會安放大量的開關柜。因此,如果沒能實現全方位監管,可能導致SF6等氣體釋放在空氣中,造成不必要的風險問題。

(六)開關制動

在10kV開關柜的工作過程中,為提升保護效果,阻斷裝置和壓力開關會互相制約。在開關柜運轉時,一旦阻斷裝置內部的指針無法接觸開關,不僅會導致裝置內部的隱患加劇,還可能干擾輸電網絡的安全與穩定。

(七)異常發熱

當開關柜處于工作狀態時,極易散發大量的熱能。即便如此,部分發熱現象即使是在正常狀態下也極易出現。但是如果熱量持續增加,則代表在開關柜內部的某段線路可能存在安全問題。一般情況下,線路的纏繞圈數過量容易增強熱能。開關柜散發熱量的類型有以下幾種:連接處散熱、導線散熱和旋渦散熱。

在10kV開關柜的運轉時,熱量通常源自于各級輸電線路。但是如果機組的熱能散發異常,過度散熱,就可能導致開關柜內部的溫度過高,如若沒能得到有效的控制,可能引發更為嚴重的隱患。導體散熱通常為母體生熱,因為母體在較長的一段時間內荷載量較大,在此基礎上,熱能的釋放量可能超量。除此之外,當前在我國的各類加工廠中,母體在制造過程中可能會摻雜部分其他物質,整個線路中的電阻值會隨之不斷升高,熱能的生成量會不斷提升。另外,在串聯的過程中,一旦連接點、導線、互感裝置出現問題,刀閘處就可能存在被化學物質侵蝕的可能性。旋渦發熱通常源自于擋板中的各類物質,電荷量越高,電阻值也越大,發熱量也會不斷增高。

(八)其他

除以上幾方面外,10kV開關柜在運轉的過程中,如果各類生物誤入其中,可能會導致出現斷路等故障,技術人員誤觸也可能導致故障出現。盡管動物進入的頻率較低,但是對開關柜的威脅較為嚴重,工作人員需要提升針對相關問題的重視程度。

二、10kV開關柜故障原因

(一)材料和質量

一般情況下,開關柜中的斷路裝置通常為一次性組件。在運轉的過程中,一旦電壓較高、電阻值較大時,就可能出現一系列的故障問題。正常狀態下,通常在以下幾方面體現出來。首先,在開關閉合后,假如設備之間沒能有效銜接,極易導致開關柜失靈。在運轉的過程中,各類組件還存在形變的可能性。其次,一旦線路中存在短路問題,線路中的電荷量會隨之不斷提升。但是如若開關柜的剛性較低,就可能提升各個連接點位的電阻值,進而摩擦生熱,產生明火。在此基礎上,還存在爆炸的可能性,降低開關柜的安全系數。最后,在長期的應用過程中,各個連接點在不斷摩擦的過程中會出現一定量的熱,進一步降低連接點的連接截面,引發導線連接失效。

(二)裝配與檢修

在輸電網的施工與維護過程中,如果技術人員沒能掌握專業的技術水準,不僅不能確保線路運轉的穩定程度,還會引發較為嚴重的風險問題。在線路的維護階段,關于母體導線的裝配和修理,工作人員需要耗費大量的精力。擰緊連接母體導線后,各類螺母也要及時固定,導線在接入系統后,會持續不斷地向外散熱,阻斷線路內部的電流,降低故障的存在率[3]。工作人員在檢測的過程中,常常會因為人為原因,導致電纜連接失效,造成較為嚴重的線路故障。出現故障的根本原因在于機組內部依然存在大量的氣態物質。因此,技術人員在裝配電纜線時,極易因為操作失誤,導致絕緣物質磨損、接地線沒能與地面有效銜接。除此之外,在設備的工作階段,還可能出現某種非常的電荷。

(三)絕緣物質含量

在輸電網的安裝過程中,采用高標準的施工材料和優質的施工設備會在一定程度上提升供電的穩定度。不僅如此,在電網的優化和建設階段,為增強供電效率,需要提高材料的高效性。現階段,絕緣材料的品質是引發開關柜內部結構出現風險的主要因素。情況嚴重者可能導致點位銜接不到位。因為絕緣層的厚度較低,正常情況下,在灰塵沉積、空氣中的水分含量較高時,各類組件的使用年限會有所下降,加重絕緣物質的磨損率。

三、10kV開關柜故障的應對措施

(一)熱量測試

在10kV開關柜的工程過程中,最為常見的故障類型即為散熱異常,現階段,伴隨著科學技術的不斷提升,工作人員在線路的檢修過程中可以應用高品質的檢測手段,以此保證相關技術能夠得到廣泛應用。如此一來,技術人員可以時刻觀察開關柜機組的各類參數和狀態,工作人員還能及時了解機組內部各個組成部分的實際溫度。除此之外,技術人員還可以在機組中輸入溫度參數,一旦系統存在安全問題時,工作人員能夠在第一時間處理,避免風險系數不斷提升。

如果想要從根本上減少10kV開關柜內部的水分含量,技術人員可以應用各類祛濕設備。此外,還需要提升開關柜的密封程度,降低水分子進入機組的可能性,避免水分子存在率過高,影響設備的穩定。結合實際情況,按時完成開關柜的檢測工作,全面了解組件內部的含水量。在布置干燥設備時,需要將開關柜放置在相對干燥的環境中。

(二)更新手段

現階段,我國的科技水平正處于高速發展階段,還一直處在優化前提下。所以,為提升10kV開關柜的穩定程度和安全系數,應及時完成換新工作。借助先進的技術手段,如此可以在第一時間明確開關柜的運行狀態,降低因人為因素引發的故障。所以,各類職能部門的工作人員都應增強關于開關柜的重視程度,圍繞社會現狀和發展前景,完成開關柜的優化,借助科學有效的管理裝置,避免開關柜出現故障的可能性。

(三)優化環境

在輸電網中,為有效處理故障,技術人員應建造出一類科學有效的10kV開關柜。在開關柜的設計過程中,可以從以下幾方面著手:其一,派遣專業的技術人員前往實地調查,明確開關柜的工作環境。在設計時,遵從用戶的應用需求和建議。其二,在組件的設計階段,還應注重開關柜組件的品質,降低因不必要的問題,造成開關柜出現故障。其三,在制定開關柜的設計過程中,需要圍繞當地的實際情況和自然因素,對癥取材[4]。設計出高水準的制造計劃,應用優質的組件,在設備的生產階段,嚴格把控開關柜的品質。除此之外,在組裝的過程中,還應確保生產車間始終保持清潔狀態。在生產階段,應將各個零部件數據的誤差值控制在一定的范圍內,優化制造技藝,提升檢測力度。

在輸電網中,繼電保護裝置是其中較為重要的組件。因此,技術人員在方案的設計過程中應遵照行業規定。但是,此類工作不能是循環往復的。在設計階段,為確保輸電網的穩定度,應更新設計方法。與此同時,當裝置中的電荷量較低時,技術人員應及時完成換新工作,將各類數據錄入系統中,增強設備的安全性。

(四)管控品質

在我國的市場中,設備的各個制造商在人們心目中的信譽度有所區別。所以,在設備的采購過程中,技術人員應多方了解,與資質齊全的生產廠商合作,挑選優質的材料和設備。在此基礎上,還需要配備優質的組件,避免開關柜的運轉過程中受到干擾。除此之外,在設備的制造階段容易受到多方因素影響,例如車間的整潔程度和溫濕度。所以,在組件的生產過程中,應提高管控力度,生產出品質達標的開關柜。工作人員還需要重點檢測設備中的絕緣物質含量,確保設備的截面始終保持平滑狀態,增強組件的穩定度。

技術人員在輸電網的規劃和設計過程中,導致開關組件中存在故障的可能性有很多。為避免相關問題出現的可能性,需要應用有效的手段。在我國的市場上,開關柜的構成組件多種多樣,工作人員在方案的設計過程中,應全面了解各類材料的特點,圍繞設備的安全系數和穩定度綜合考量,將設備調試到合理的狀態下。如果想要最大限度地增強各類組件的科學性,應將其放置在優質的環境中。因此,為滿足生產所需,可以使用質量較高的原材料,確保設備始終在穩定的狀態下運行。

(五)落實調試

在10kV開關柜正式投入使用前,生產廠商需要落實較為嚴格的測試和檢驗,重點檢測開關柜中絕緣材料的持久性。所以,開關柜的生產廠商應借助科學有效的測試裝置,制定較為完備的檢測程序,保證開關柜的測試工作可以落到實處。此外,在開關柜的安裝過程中,工廠內部的技術人員需要前往現場參與安裝,遵照行業內部的各類規則完成安裝和測試,以此降低在裝配階段出現問題的可能性。

(六)重視巡視

如果想要及時有效地解決10kV開關柜在工作過程中存在的故障與隱患,工作人員應落實相應的檢測工作。在檢修時,還需要時刻關注開關柜的響動和生熱情況。如果在檢測過程中,溫度和聲音都不在穩定范圍內,應降低線路中的電荷量,將產生的熱量管控在科學的范圍中[5]。不僅如此,在開關柜的運轉階段,極易外界環境干擾。所以,可以在必要時,根據工作環境挑選最佳的機械設備。比如在溫度較高、水分子含量較高的環境中,應及時開窗通風,保持空氣流通。在設備安裝階段,加裝部分擁有干燥效用的機器。如此,不僅能夠做到快速散熱,還能提升開關柜的穩定程度和安全系數。

(七)制定措施

如果因為人為因素,導致10kV開關柜在運轉過程中出現故障。技術人員不僅要設計出較為完備、可行度高的管理體系,還需要提升關于工作人員的培訓力度,避免因人工導致故障的發生。除此之外,工作人員還需要增強巡視力度,一旦出現故障,也應在第一時間提交給管理者,并及時處理。

四、應用案例

2022年7月14日,我國的某變電站內部,10kV開關柜在運轉的過程中,641號開關閉合失效,信號傳輸失靈。負責該機組管理工作的技術人員在發現上述內容后,在第一時間上報給領導部門。接到檢測指令時,工作人員首先將機組的開關關閉,全面開展針對開關柜的檢修,但是在檢測的過程中并未發現故障存在的位置。技術人員手動開啟開關后,指示燈依然沒能亮起。但是在偶然的狀態下,指示燈又恢復了正常狀態。此時相關設備處于斷路狀態,技術人員更換被動線路時,設備的各項參數始終保持穩定。由此可見,故障出現在分支線路的開關處。

結語

綜上所述,在輸電網中,開關柜的作用非常重要。在10kV開關柜在運行過程中存在各類故障問題,比如組件過度損耗、絕緣層磨損、散熱效果較差等問題。如果沒能解除隱患,不僅會降低供電效率,還可能威脅到工作人員的人身安全。想要及時處理上述問題,技術人員應借助科學有效的手段,提升故障的檢測效率,定期完成設備的更換,降低故障出現的可能性,避免不必要的成本支出。