探討10kV高壓柜的故障原因及現(xiàn)場檢測

【摘 要】高壓柜是電力系統(tǒng)的重要裝置，如果發(fā)生故障很可能降低系統(tǒng)的運行效率，如果發(fā)生事故的影響更大，不僅會增加電力工程的建設成本同時會對操作人員的生命安全構(gòu)成威脅。本文針對10kV高壓柜的故障情況進行調(diào)查，對故障原因進行了一定的分析同時也提出了具體的現(xiàn)場檢測的方法和措施。

【關(guān)鍵詞】10kV高壓柜；故障原因；現(xiàn)場檢測

隨著我國電力行業(yè)的快速發(fā)展和深入改革，10kV高壓開關(guān)柜的使用變得越來越普及。10kV的高壓柜不僅可以很好的維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作，而且在發(fā)生故障時能夠斷開連接設備，方便對其采取有效的維修措施，不易產(chǎn)生故障。對10kV的高壓柜的故障診斷并且采取相應的措施可以更好地發(fā)揮它全面的安全作用。

1 造成10kV高壓柜發(fā)生故障的因素

1.1 絕緣因素

絕緣能力是判斷電力設備好壞的一項重要指標，也是影響高壓開關(guān)柜正常工作的重要因素。在進行電力維修時，使用的電力產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，很容易在維修過程中給電力設備帶來損壞，降低其絕緣能力。另外，維修人員的維修程序不規(guī)范，也極易給供電設備的絕緣能力造成損壞。在開關(guān)柜平時的使用過程中，電力系統(tǒng)髙負載的運行往往會產(chǎn)生一定的熱量，久而久之會就使開關(guān)柜絕緣層性能逐步降低。

1.2 安裝、檢修維護隱患

在對高壓開關(guān)柜進行安裝或者維修的過程中，由于操作人員水平的限制，有時不但不能及時發(fā)現(xiàn)設備故障，還有可能增加設備的不安全因素，有可能會出現(xiàn)電纜絕緣層損壞。比如，在對母線和各個出線安裝或檢修時，工作量很大，這就很容易造成個別螺栓固定不牢固，在實際運行中連接處就會產(chǎn)生大量的熱量，造成母線和各出線不得不進行停電維修。在高壓開關(guān)柜發(fā)生的事故中，因為電纜的制作工藝不良造成柜內(nèi)電路短路的情況占大多數(shù)。另外，在對髙壓開關(guān)柜進行操作時，沒有將電纜頭內(nèi)的氣體全部排出，不經(jīng)意的刀割也會將電纜線的絕緣層損壞。

1.3 質(zhì)量原因

高壓柜是否出現(xiàn)故障和電力設備以及電力材料質(zhì)量的好壞有著密切的關(guān)系。在電力工程建設或者改造過程中，用到的各種設備和材料，其質(zhì)量的好壞對整個系統(tǒng)的發(fā)電、供電影響非常明顯。對高壓開關(guān)柜而言，隔離觸頭質(zhì)量不合格很容易造成手車柜的隔離觸頭接觸不良，從而引發(fā)各種事故；電力系統(tǒng)在運行過程中，大量灰塵的沉積或者是受潮會使元件的絕緣能力下降。調(diào)查顯示，很多電力設備在運行過程中會出現(xiàn)爬電現(xiàn)象，這就給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定工作帶來了一定的安全隱患。

1.4 操作因素

斷路器在10kV開關(guān)柜中屬于一次性的主體設備，在運行期間要面臨大電流、高電壓等環(huán)境，這些都會影響到設備的運行狀態(tài)。主要表現(xiàn)為：1）柜體的機械強度不夠，當短路電流流經(jīng)開關(guān)的時候，在電動力的作用下而導致柜體與開關(guān)之間發(fā)生位移，從而致使觸頭間接觸電阻急劇增大，而產(chǎn)生電弧，甚至會引起爆炸。2）靜觸頭或動觸頭在長期的使用過程當中，因為它們之間相互的機械磨損而導致接觸點或面的減少，從而造成觸頭之間接觸不良的現(xiàn)象。3）設備安裝中因操作不當破壞了結(jié)構(gòu)的完整性，如：動靜觸頭插入不標準，接觸電阻過大易引起不同的故障問題。操作中的拒動、誤動等均是開關(guān)柜事故的誘發(fā)因素，主要表現(xiàn)在：首先，操動機構(gòu)以及傳動系統(tǒng)的機械故障引起的開關(guān)柜故障，這種情況體現(xiàn)于卡澀、部件變形或位移、脫扣失靈等；其次，由于電氣控制及輔助回路引起的故障，該情況會造成保護裝置難以正常執(zhí)行命令。

1.5 五防帶來的隱患

現(xiàn)在主要采用的高壓開關(guān)柜五防措施有機械聯(lián)鎖、五防程序鎖和電磁鎖。機械聯(lián)鎖的作用主要是實現(xiàn)控制開關(guān)、接地隔離開關(guān)、隔離開關(guān)以及網(wǎng)門的關(guān)閉。程序鎖用于整個高壓開關(guān)柜所有操作步驟之間的聯(lián)鎖。電磁鎖主要判斷設備是否帶電，從而判斷是否閉鎖后網(wǎng)門。以上3種閉鎖方式各有優(yōu)勢，在實際工作中為了達到比較好的效果，通常相互配合使用。但是這3種閉鎖方式重復使用也會造成操作繁瑣、工作量加大等問題，甚至有些五防措施并不符合五防的邏輯。

2 關(guān)于10kV高壓柜的故障防御措施

2.1 爬電比距

爬電比距是高壓開關(guān)柜設計的重點參數(shù)，該指標控制的可靠性影響著系統(tǒng)正常運行的性能。依照國家標準，高壓開關(guān)柜中的各組件及其支持絕緣件的外絕緣爬電比距為純瓷絕緣不小于18mm/kV，有機絕緣不小于20mm/kV。為了達到這一功能要求，電力單位應嚴格控制組配件的規(guī)格，盡可能找專業(yè)廠家訂做，以保證電力系統(tǒng)的優(yōu)越性能。

2.2 安全方面

安全用電是電力行業(yè)長期研究的重點，柜內(nèi)各相導體之間與對地凈距必須滿足電力行業(yè)標準：相間及對地空氣間隙在125mm以上。若運用了復合絕緣結(jié)構(gòu)，則要加強絕緣材料介電常數(shù)的配合，這不僅有助于防止人身傷亡事故的發(fā)生，也能避免鹽霧污閃以及有害氣體對母線的腐蝕。

2.3 材料選型

電力系統(tǒng)設計階段應注重開關(guān)柜的故障防范，對潛在的安全隱患實施必要的處理。開關(guān)柜設計的關(guān)鍵內(nèi)容包括：柜體、斷路器等一次元器件的選型，全面分析各種元器件的性能，從穩(wěn)定性、可靠性等方面優(yōu)化設計，如：對柜體內(nèi)的元器件科學分布，使設備在更加優(yōu)越的環(huán)境下完成操作?？紤]到用戶的實際需求，可選擇高性能的材料組裝系統(tǒng)，如：變電站、開閉站等要選用進口材料，提高設備運行的安全系數(shù)。

2.4 性能方面

繼電保護是電力系統(tǒng)的保護結(jié)構(gòu)，其需在設計安裝時嚴格按照標準操作。這種設計并不是一成不變的，通常要不斷改善繼電保護對運行方式變化的適應性能，使其更好地服務于系統(tǒng)的運行。另外，當斷路器容量不足時，繼電器應該及時更換，對一些重要的參數(shù)指標需重新規(guī)劃設計，只有這樣才能提高系統(tǒng)的工作效率。

2.5 環(huán)境方面

外在環(huán)境對高壓開關(guān)柜的事故影響較大，防范故障發(fā)生時應注意環(huán)境的監(jiān)測控制。如：對通風窗可以通過加裝網(wǎng)柵或過濾網(wǎng)的方法，來降低進入開關(guān)室的灰塵量，而對于較潮濕的開關(guān)室，可以加裝紅外線燈的加熱或去濕裝置來降低潮濕度。

3 關(guān)于10kV高壓柜的監(jiān)測方法

3.1 位移傳感器

測量直線位移的傳感器有很多，如差動變壓器式、差動電容器式、霍爾效應式等。如果直接測量斷路器動觸頭的行程曲線，首先要考慮安裝，以上所述的位移傳感器都需要將傳感器在位移方向上與動觸頭導桿相連，安裝上比較困難。解決方案是尋求間接的方法，一種設想是在可動部分貼上或加上對光線敏感的條碼狀線條或圖案，通過光電的發(fā)射和接收信號。

3.2 感應式位置傳感器

感應式位置傳感器用于監(jiān)測斷路器分合位置。這種傳感器只能安裝于操作機構(gòu)的可動部分，通過判斷操作機構(gòu)的位置間接推斷斷路器動觸頭的位置。這種推斷是不可靠的，并且只能測平均速度，無法測得包含大量信息的斷路器觸頭行程曲線，但它可以作為斷路器開斷次數(shù)統(tǒng)計的依據(jù)。

3.3 溫度傳感器

溫度傳感器用于母線連接處的溫升測量，包括石英傳感器、光微硅溫度傳感器和吸收型光纖溫度傳感器，它們分別以石英晶體、硅片作為感溫元件，以光纖作為傳輸介質(zhì)，這就有效地解決了電磁干擾問題。

4 結(jié)語

高壓柜對于保障整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的意義，因此，在高壓柜的使用過程中要注意避免開關(guān)柜故障的發(fā)生。這需要操作人員有足夠的知識，對于現(xiàn)場的檢測有足夠的經(jīng)驗，企業(yè)完善管理制度，運行維護人員要掌握高壓開關(guān)柜的技術(shù)性能特點，嚴格按照有關(guān)國家標準和電力行業(yè)規(guī)程要求去從事本職工作，這樣才能從根本上減少10kV高壓開關(guān)柜事故的發(fā)生，保證電網(wǎng)的安全可靠運行。

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[責任編輯：劉帥]