供電企業10kV開關柜精益化檢修淺析

摘 要：主要探討了供電企業10 kV開關柜精益化檢修的相關問題。首先，對開關柜的基本概念、功能和常見故障類型進行了概述；接著提出了供電企業變電站開關柜精益化檢修的實施策略，對精益化檢修的效果進行了實證分析；最后，針對實施過程中存在的問題，提出了相應的解決對策和建議。該研究對于提高供電企業變電站開關柜的運行效率和安全性具有重要的理論和實踐意義。

關鍵詞：供電企業；開關柜；精益化；檢修

中圖分類號：TM591" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）09-0074-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.09.018

0" " 引言

10 kV開關柜作為電力系統中的重要設備之一，其正常運行對于保障電力系統的穩定性和安全性具有至關重要的作用。傳統的開關柜檢修方式往往存在一些不足之處，例如檢修周期長、檢修過程不規范、檢修效果不理想等。這些問題的存在，不僅影響了電力系統的正常運行，也給供電企業帶來了額外的成本和負擔。

精益化檢修作為一種新型的檢修方式，其核心理念是以預防為主、注重細節、提高效率。實施精益化檢修，可以及時發現開關柜存在的隱患，避免設備損壞對電力系統造成的影響。同時，還可以降低供電企業的檢修成本，提高經濟效益和社會效益。

1" " 開關柜的基本概念及常規檢修方法

10 kV開關柜是變電站中用于接收、分配和控制電力的設備，由斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器等電氣設備組成。開關柜的常見故障主要包括機械故障（如拒動、卡滯等）、電氣故障（如短路、接地故障等）以及環境因素（如溫度過高、濕度過大等）引起的故障。開關柜的常規檢修主要包括日常巡視檢查、定期維護檢查和故障維修。日常巡視檢查主要是觀察開關柜的運行狀態，查看是否有異常現象；定期維護檢查主要是對開關柜進行全面的清潔和緊固，以及對電氣設備進行檢測；故障維修則是在開關柜出現故障時，根據故障類型和程度進行相應的維修工作。

2" " 變電站開關柜精益化檢修實踐

2.1" " 開關柜設備檢修基本情況

目前，筆者工作的國網常州供電公司管轄變電站各類開關柜共計5 063臺，其中投運時間20年以上開關柜257臺，投運時間10年以上開關柜2 196臺。近年來，開關柜損壞事故時有發生，對電網安全運行和可靠供電帶來了極大的影響。歷年來故障、缺陷等統計分析顯示，開關柜設備長期存在的隱患主要集中在開關柜內絕緣件老化、柜內濕度引起放電、開關觸頭發熱、梅花觸頭彈簧變形等方面。

公司過去采取的周期預試小修這種傳統的檢修策略存在檢修內容針對性差、不能徹底解決問題的弊端。為了徹底消除設備的“亞健康”狀態，變電檢修單位積極探索精準帶電檢測及開關柜隱患綜合治理方案。通過帶電檢測結合停電檢查等手段發現了楊元變、富康變、卞墅變、西莊變等多個開關柜的絕緣缺陷問題，并及時組織消缺[1]。2019年，變電檢修單位通過帶電檢測手段，發現北郊變10 kV Ⅱ段開關柜、北港變10 kV Ⅰ段開關柜存在柜內濕度過大，絕緣件沿邊放電嚴重，開關觸頭及母排銹蝕的情況。針對這一情況，變電檢修單位在加強監測的同時，積極分析缺陷隱患，全面消除開關柜“病灶”，提升設備健康運行水平。

2020年2月28日，變電檢修單位組織對北郊110 kV變電站10 kV開關室內各間隔進行帶電檢測工作。檢測發現144、192、129、128開關后柜上部檢測到超聲波信號[2]，最大值約為13 dB；判斷存在沿面放電，且幅值較大，穩定存在。懷疑放電位置為穿柜套管或母線支持絕緣子存在沿面放電情況，如圖1所示。

根據設備帶電檢測情況，2020年4月10日，結合配網停電計劃，變電檢修單位組織人員對北郊變128、129開關進行除濕機加裝及開關檢查工作。在檢查過程中，現場人員發現開關內部觸子存在明顯受潮情況，開關梅花觸子銹蝕嚴重。在更換128、129開關梅花觸子之后，變電檢修單位立即將相關情況匯報運檢部，計劃于2020年5月對北郊變10 kV Ⅱ段開關柜開展綜合治理工作。

北港變10 kV Ⅰ段開關在2019年帶電檢測過程中，共計11臺開關不同程度存在異常情況，其超聲波局放數據普遍達到15 dB左右，112、119開關超聲波局放數據一度達到22 dB。通過對超聲波異常情況的分析，北港變10 kV Ⅰ段開關母線倉存在普遍的局部放電情況，放電位置為穿柜套管附近，同時靜觸頭附近存在尖端放電情況，懷疑相關絕緣件有老化損傷或連接排存在毛刺。在隨后的檢測過程中，超聲波異常信號未有明顯放大。且通過多次檢測數據發現，北港變10 kV Ⅰ段開關放電情況與室內濕度情況相關程度密切。如需徹底消除開關柜內絕緣放電隱患，需對開關工作環境進行整體優化。變電檢修單位于2020年5月對北郊變10 kV Ⅱ段開關、北港變10 kV Ⅰ段開關母線及出線進行停電消缺，落實綜合治理方案，整體提升設備運行狀況，優化設備運行環境，實現缺陷根本性消除。

2.2" " 10 kV開關設備綜合治理方案及落實情況

2.2.1" " 絕緣缺陷整治方案及落實

因設備運行多年，在長期受潮及放電情況下，內部絕緣材料性能發生不可逆變化。本次改造通過更換絕緣件和絕緣材料、工藝處理，提升設備絕緣性能。

一是更換站內開關柜的絕緣件（觸頭盒、套管、絕緣子）：現場將受損的觸頭盒、套管絕緣件更換為采用浙江七一電器公司生產的改進CTH4-12屏蔽觸頭盒、TGZ3-12套管。該產品通過ANSYS仿真電場分析，內部電場均勻，單個絕緣件局放小于3 pC，大爬電距離設計，選用抗老化能力強的進口環氧材料，可有效提高抗污穢能力。由于絕緣件屬于開關內部部件，難以通過現場查勘和資料查詢確定部件尺寸信息，變電檢修單位對可能的情況進行充分準備，施工前準備便攜式打孔機，便于第一時間對安裝孔進行整改。

二是更換母排熱塑封套：針對母線倉的放電情況，變電檢修單位對10 kV母排的熱塑封套進行了更換，新更換的熱縮套滿足DL/T 1059—2007《電力設備母線用熱縮管》的要求。在更換熱塑封套的同時，現場人員對受潮銹蝕的銅排表面進行銹跡清理及搪錫處理，提升了母排的整體絕緣水平。

三是靜觸頭內銅排倒角處理：本次改造對觸頭盒內部靜觸頭連接母排按倒全圓角（圖2），其他部件連接母排倒小圓角處理。倒角處理提高了載流導體電暈放電的起暈電壓，降低了長期放電引起的絕緣老化的風險，改善了開關柜的整體絕緣性能。

2.2.2" " 開關柜運行環境優化情況

一是發揮小型除濕機優勢，優化開關柜內部小環境：變電檢修單位結合停電工作，在開關柜出線柜處加裝小型除濕機，以降低開關柜內密閉環境的濕度。小型除濕機實時監測開關柜內溫濕度情況，將相關數據通過無線網絡及時上傳至開關室內控制屏。每臺小型除濕機均可根據設定值自動啟停除濕功能，對開關柜內局部環境進行重點改善，克服了傳統除濕機難以改善柜內空間環境的弊端。

二是采用分體結構除濕裝置，全面改善室內大環境：小型除濕機雖然可以把濕氣從開關柜內排出，但是大量的水分還是會留存在10 kV開關室內。為了從根本上將水分排出開關室，變電檢修單位采用分體式除濕機，將開關柜內排出的水分通過除濕機外機排出至室外。“分布抽濕+接力排水”的除濕方式將徹底改善開關室內溫濕度環境，消除開關柜發生絕緣缺陷的外部誘因。

三是統籌整治封堵漏洞，源頭消除設備隱患：變電運維單位對相關設備的電纜封堵情況進行了全面檢查，并對出現破損的電纜封堵進行了整治。北郊變10 kV開關室采用電纜溝出線，為了從源頭上杜絕隱患，變電運維單位對戶外電纜溝進行了修理完善，防止濕氣從地下直接進入開關內部。同時，變電運維單位對空調位置進行了優化，并增加了擋風板，以避免空調冷風直接吹至開關柜造成設備局部凝露的情況。

2.2.3" " 防止觸頭發熱引發火災事故措施落實情況

一是強化金屬檢測，及時更換不合格設備部件。在本次綜合治理過程中，變電檢修單位對開關梅花觸子、靜觸頭等進行了金屬檢測工作，重點對鍍銀層厚度進行了測量，對不符合規定的梅花觸子及靜觸頭進行了更換。早期開關設備由于相關技術尚未成熟，在驗收階段無法對其鍍銀層厚度進行檢測，往往存在以次充好的情況。在設備長期運行的過程中，觸頭發熱后極易發生觸子彈簧突然崩斷而放電起火的情況。新的檢測、整改手段，能夠有效提升設備運行的可靠性，減少設備火災等事故的發生概率。

二是加裝魚鱗蓋板，優化設備防爆泄壓通道。早期的中置式開關設備，母線倉頂部采用全金屬蓋板進行封裝，這樣的結構導致泄壓方向面向通道。在本次綜合治理過程中，變電檢修單位開關頂部蓋板加裝了魚鱗蓋板。魚鱗板機械強度高，魚鱗蜂窩狀的網孔小于1 mm2，滿足IP4X防護要求。新采用的魚鱗蓋板結構，使得泄壓方向改為更為合理的垂直向上方向，進一步保證了人員的安全。魚鱗蓋板的結構也能有效對流通風，改善了母線倉內的局部環境。

3" " 開關柜精益化檢修后續展望

3.1" " 存量問題開關柜的持續治理

對存在類似情況的西林變10 kV開關、村前變35 kV開關等進行綜合治理。西林變10 kV開關、村前變35 kV開關在帶電檢測過程中出現了與北郊變、北港變類似的放電情況。雖然目前放電情況沒有加速發展的跡象，但為了確保設備可靠運行，變電檢修單位計劃對這兩個變電站的開關設備進行綜合治理，確保將開關缺陷消除在萌芽階段，避免設備事故的發生。

3.2" " 新技術的綜合應用

跟蹤設備消缺情況，提高大數據、新技術的綜合運用水平。下一步，變電檢修單位將繼續跟蹤檢測北郊變、北港變設備情況，分析設備運行情況，形成設備狀態的檔案化管理。同時，針對設備實際缺陷情況與帶電檢測結果進行比對印證，發揮大數據、新技術的技術優勢，更早更準確地發現設備缺陷，提升設備、電網運行的可靠性。

3.3" " 優化周期預試工作內容

優化周期預試工作內容，改善設備運行環境。下一步，變電檢修單位將在周期預試小修過程中，加強對于梅花觸子銹蝕情況及彈簧變形情況的檢查工作。對于老舊設備，結合周期預試工作開展開關維保工作。對于大電流斷路器及電容器斷路器等設備開展更換梅花觸子等反措工作的實施。變電檢修單位將有效利用周期停電機會，利用多種手段提升設備運行狀況。同時，變電運維單位將重點關注除濕機、排風扇、空調等輔助設備的運行情況，改善開關室內環境，從內外因素各個方面整體優化設備運行環境[3]。

4" " 結束語

通過實施精益化檢修，供電企業可以更加精準地預測和解決開關柜可能出現的問題，提高設備的可靠性和穩定性。這不僅可以減少設備故障對電力系統的影響，還可以降低檢修成本，提高經濟效益。然而，開關柜精益化檢修的實施并不是一蹴而就的，它需要供電企業具備完善的檢修體系、高素質的檢修團隊、先進的檢修設備和科學的管理方法，只有全面提升這些方面的能力，才能更好地實現開關柜的精益化檢修。

[參考文獻]

[1] 呂健，王強，孫磊，等.變電站開關柜通用多功能檢修小車的研制[J].農村電氣化，2023（2）：68-70.

[2] 曾雄杰，江健武，侯俊.TEV和UHF在10 kV開關柜帶電檢測中的應用[J].高壓電器，2012，48（1）：41-47.

[3] 呂國輝.10 kV開關柜運行檢修的防范要點[J].黑龍江科技信息，2015（15）：39.

收稿日期：2024-01-08

作者簡介：周恬（1992—），女，江蘇常州人，工程師，研究方向：電力工程、電力系統。

通信作者：徐云飛（1992—），男，江蘇金壇人，工程師，研究方向：電力系統、配農網運行。