10 kV配電柜典型設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)及防范措施

朱剛?cè)?/p>

摘 要：針對(duì)10 kV配電柜（下面簡(jiǎn)稱(chēng)“配電柜”）的運(yùn)行需求，結(jié)合其結(jié)構(gòu)組成、運(yùn)行和管理環(huán)境對(duì)其生命周期中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，并提出了一些故障防范措施。通過(guò)對(duì)配電柜關(guān)鍵危害因素的控制，達(dá)到預(yù)防設(shè)備故障，提高運(yùn)行過(guò)程中的安全穩(wěn)定性，并在發(fā)生故障時(shí)，能夠快速查找并修復(fù)的目的。最后提出了設(shè)備智能運(yùn)行和管理的新方向。

關(guān)鍵詞：10 kV配電柜；生命周期；設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)；防范措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TM642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.077

1 現(xiàn)狀

隨著城市用地緊張，承包商成本、負(fù)荷的逐年遞增和人們安全用電需求等客觀因素的影響，10 kV配電線路設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境逐步由開(kāi)放向封閉環(huán)境轉(zhuǎn)變。在設(shè)備生產(chǎn)環(huán)節(jié)，配電設(shè)備逐步向大容量、高分?jǐn)?、小型化、精密化、拓展功能多樣化發(fā)展。在運(yùn)行環(huán)節(jié)，配電設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境劣化，突發(fā)問(wèn)題與安全可靠運(yùn)行需求之間的矛盾日益突出。配電柜作為10 kV線路的重要組成部分，承擔(dān)著正常線路的投入、退出以及故障的排除等功能，對(duì)線路起著保護(hù)作用，目前也面臨著類(lèi)似的處境，所以要綜合控制關(guān)鍵因素，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的分析，提高故障排查和防范能力。

2 10 kV配電柜常見(jiàn)危害與風(fēng)險(xiǎn)

10 kV配電柜主要由柜體（包括柜體、母排、接地）、開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)、二次線路和監(jiān)控機(jī)構(gòu)三大部分構(gòu)成。配電柜種類(lèi)分為固定式和抽出式兩種。根據(jù)設(shè)備生命周期的定義，配電柜的生命周期主要經(jīng)歷設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行、報(bào)廢六個(gè)階段。造成配電柜危害主要有設(shè)計(jì)安裝不當(dāng)、絕緣損壞、操作機(jī)構(gòu)失靈、安全凈距離不足、散熱不足、過(guò)負(fù)荷、二次線路損壞、雷擊或者過(guò)電壓、人為操作不當(dāng)?shù)仍?。以下就設(shè)備本身、外環(huán)境造成的較為典型的幾類(lèi)故障進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。

2.1 柜體結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)

目前，配電柜柜體普遍由冷軋鋼板制成，厚度在1.5 mm以上。有效保障配電柜的強(qiáng)度，在柜體表面進(jìn)行噴漆處理，有助于保護(hù)配電柜不被腐蝕。內(nèi)部利用導(dǎo)軌來(lái)安裝電氣元件，保證接線端子與金屬外殼之間有足夠的距離。安裝母排時(shí)，應(yīng)用阻燃液等絕緣材料對(duì)其進(jìn)行固定，以滿(mǎn)足耐火耐熱要求。在設(shè)計(jì)和制造階段，設(shè)計(jì)和制造商出于降低制造成本和節(jié)約空間考慮，柜內(nèi)空間往往偏小，限制了電氣元件安裝、運(yùn)行的空間，安全凈距離小，所以柜體本身存在的故障風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，但也留下了較大的安全隱患。

2.2 操作機(jī)構(gòu)和電氣元件風(fēng)險(xiǎn)

在配電柜中，各級(jí)真空斷路器是進(jìn)出線的主開(kāi)關(guān)，起著分合負(fù)荷的作用。一些小型的斷路器具有短路或保護(hù)其他用電器的作用，漏電斷路器可以對(duì)漏電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，配電柜中的內(nèi)裝元件一般選用符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定的元件，以盡量減少故障的發(fā)生。操作機(jī)構(gòu)和電氣元件風(fēng)險(xiǎn)主要有：①在配電柜運(yùn)行的初期階段，最容易發(fā)生故障的就是前后級(jí)保護(hù)特性協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)。其次，在制造階段，配電柜大多是中置式，但在安裝以后，箱體處于密封狀態(tài)，散熱性不是很好。另外，如果安裝電氣元件時(shí)采用的是并排模式，那么就與正常情況下所要求的條件不符。②在運(yùn)行階段，由于運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、操作頻繁等原因，操作機(jī)構(gòu)失效、元件和絕緣老化（例如開(kāi)關(guān)失靈、觸點(diǎn)松脫、開(kāi)關(guān)等元件老化）往往是造成配電柜故障的主要原因。③在運(yùn)行階段，由于積塵、潮濕、腐蝕等原因，也會(huì)造成故障。④避雷器、電纜頭等附件，由于制作質(zhì)量、施工質(zhì)量問(wèn)題，造成故障的概率也非常大，所以操作機(jī)構(gòu)和電氣元件存在的故障風(fēng)險(xiǎn)較高。

2.3 導(dǎo)體連接風(fēng)險(xiǎn)

一方面，配電柜內(nèi)部的一次和二次連接導(dǎo)體本身要有足夠的機(jī)械和電氣強(qiáng)度、絕緣性；另一方面，設(shè)置接地的導(dǎo)體對(duì)每一個(gè)回路中的保護(hù)接地線來(lái)說(shuō)，都要連接到匯流排中，并做好相應(yīng)的標(biāo)志。斷路器的發(fā)熱與導(dǎo)體之間有著緊密聯(lián)系，由于配電柜中的封閉性較高，導(dǎo)致散熱性能不好，所以在工作過(guò)程中溫升就比較快，從而難以確保導(dǎo)體正常的工作環(huán)境。在運(yùn)行階段，長(zhǎng)期受高溫運(yùn)行環(huán)境和電沖擊等因素的影響，容易造成絕緣損壞，最終造成故障，所以導(dǎo)體連接存在的故障風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視。

2.4 外環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)于配電柜，外環(huán)境存在著雷擊和操作過(guò)電壓（內(nèi)部過(guò)電壓）危害，操作過(guò)電壓一般是由電氣事故或者電氣誤操作所引起的，其中，操作過(guò)電壓可升高到正常相電壓的2～5倍，雷擊或其感應(yīng)電壓可達(dá)上百萬(wàn)伏，雖然有接地保護(hù)，但一旦配電柜中絕緣性能較差的部位遭受瞬間過(guò)電壓，也很容易造成故障。配電柜接地系統(tǒng)一般是固定的，很少出現(xiàn)損壞并引發(fā)故障。配電網(wǎng)系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)人為的電氣誤操作事故，所以預(yù)防電氣誤操作，需要系統(tǒng)性地規(guī)范配電柜的安裝設(shè)置、運(yùn)行、操作管理。

3 10 kV配電柜故障防范措施

3.1 提高10 kV配電柜絕緣性能

首先，配電柜必須進(jìn)行電氣試驗(yàn)，在竣工驗(yàn)收合格后，才能正式投運(yùn)。其次，有時(shí)候配電柜中所安裝的電氣元件與電網(wǎng)中需要的參數(shù)不相符，既不利于組合，還有可能降低絕緣性能，因此在各級(jí)開(kāi)關(guān)的選用上，要注意其過(guò)流能力，防止過(guò)流跳閘或者長(zhǎng)期工作燒毀。另外，對(duì)于絕緣體的設(shè)計(jì)，除了要滿(mǎn)足工作過(guò)程中應(yīng)承受的強(qiáng)度要求之外，還需要承受得住工作過(guò)程中的電壓。

3.2 優(yōu)化運(yùn)行環(huán)境

在設(shè)計(jì)階段，考慮到空間小、散熱不足等環(huán)境危害因素的影響，要在條件允許的情況下，優(yōu)先選用空間足夠大的配電柜。雖然柜體、元件都是耐火耐熱材料，但在長(zhǎng)期高溫、高電壓的工作環(huán)境下，材料容易發(fā)生疲勞和老化，所以及時(shí)散熱非常重要，盡量?jī)?yōu)先選用具備散熱功能的配電柜。在運(yùn)行階段，由于積塵會(huì)影響設(shè)備散熱、造成絕緣層腐蝕，所以在線路停電檢修期間，要及時(shí)對(duì)配電柜進(jìn)行除塵，使用酒精重點(diǎn)將母排、操作機(jī)構(gòu)等部位擦拭干凈。

3.3 實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與利用工程改造

由于在配電網(wǎng)設(shè)備中，配電柜的造價(jià)、維護(hù)成本相對(duì)較高，更新?lián)Q代也相對(duì)較慢，所以目前配電網(wǎng)中不同廠家、不同類(lèi)型的配電柜都有，質(zhì)量參差不齊，這是配電網(wǎng)安全運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)之一。在運(yùn)行階段，除對(duì)舊配電柜每年開(kāi)展常態(tài)設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)外，在高溫高負(fù)荷、保供電等特殊時(shí)期，有必要對(duì)其開(kāi)展有針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，配套開(kāi)展測(cè)溫、測(cè)負(fù)荷、局部放電測(cè)試等檢查工作。對(duì)于設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別較高的，要采取適當(dāng)?shù)呐R時(shí)措施，并制訂更換計(jì)劃。另外，定檢預(yù)試工作往往容易被忽略，根據(jù)規(guī)定，配電柜試驗(yàn)周期為母線聯(lián)絡(luò)斷路器柜、主變低壓側(cè)斷路器柜、電容器組斷路器柜每3年1次，其余每6年1次。

3.4 完善防誤操作裝置

為防止電氣誤操作，現(xiàn)在所使用的配電柜中安裝了各種各樣的防誤裝置，防誤操作裝置的設(shè)置與管理要始終貫穿配電柜的整個(gè)生命周期。對(duì)規(guī)范防止電氣誤操作閉鎖裝置的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理，防誤操作裝置的管理措施包括：防誤裝置維護(hù)，防誤裝置驗(yàn)收、投運(yùn)和停運(yùn)，防誤裝置臺(tái)賬及技術(shù)檔案，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的巡視管理，正常操作解鎖、特殊情況下解除防誤閉鎖裝置的報(bào)告和許可。

3.5 實(shí)現(xiàn)設(shè)備與操作的規(guī)范化

配電柜作為配電網(wǎng)的重要組成部分，在設(shè)備設(shè)置、管理與操作上有著嚴(yán)格的要求。一方面，在設(shè)備的安裝、運(yùn)行階段，要滿(mǎn)足安全、健康與環(huán)境的規(guī)范化要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安裝位置、接線方式、標(biāo)識(shí)、檔案資料、巡視、維護(hù)、消缺、改造的規(guī)范化；另一方面，在運(yùn)行階段，電氣操作要嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，完善防止誤操作的各項(xiàng)規(guī)章制，提高操作人員的敬業(yè)精神、技術(shù)能力和心理素質(zhì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著智能配電網(wǎng)的建設(shè)，10 kV配電柜在制造材料、結(jié)構(gòu)、功能、運(yùn)行環(huán)境、管理水平方面日益得到完善，有效降低了配電柜設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，但預(yù)防設(shè)備故障和快速排查故障依然是降低配電柜故障損失的一種重要手段。

參考文獻(xiàn)

[1]劉理.關(guān)于配電房高低壓配電柜的優(yōu)化選擇[J].科技風(fēng)，2011（19）：84-85.

〔編輯：王霞〕