10kV環(huán)網(wǎng)柜故障原因分析及改進(jìn)措施

黃傳強(qiáng)

摘 要：10 kV環(huán)網(wǎng)柜作為供電系統(tǒng)中重要的線路節(jié)點(diǎn).其可靠性可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一旦發(fā)生故障，就會(huì)嚴(yán)重影響區(qū)域供電，損失較為嚴(yán)重。對(duì)一起10 kV環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部放電故障原因進(jìn)行了分析，并相應(yīng)地提出其改進(jìn)措施，為更好地應(yīng)用環(huán)網(wǎng)柜提供一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)；環(huán)網(wǎng)柜；電氣設(shè)備；絕緣性能

中圖分類號(hào)：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.158

文章編號(hào)：2095-6835（2016）20-0158-02

10 kV環(huán)網(wǎng)柜是供電系統(tǒng)中重要的電源和電力開關(guān)終端設(shè)備之一，具有便于安裝、易于維修和運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，在各地城市電網(wǎng)系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用。但10 kV環(huán)網(wǎng)柜在實(shí)際工作過程中會(huì)出現(xiàn)各種類型的故障，從而降低了供電的可靠性。由此可見，加強(qiáng)對(duì)10 kV環(huán)網(wǎng)柜故障原因的分析及改進(jìn)措施的研究是十分必要的，對(duì)更好地維護(hù)10 kV環(huán)網(wǎng)柜具有重要的意義。本文就對(duì)某一起10 kV環(huán)網(wǎng)柜故障的原因及改進(jìn)措施進(jìn)行了探討。

1 事故概況

1.1 故障情況

某110 kV站211某路于某日17：38接地。20 min后發(fā)現(xiàn)該路1#開閉器計(jì)量柜燒毀，故障指示器燈亮，L2單相接地。18：20，拉開1#開閉器201、211、212，合上201-7、211-7、212-7接地刀閘。

1.2 故障現(xiàn)場(chǎng)情況

由于當(dāng)?shù)貧夂蛳鄬?duì)陰冷潮濕，該路1#開閉器室內(nèi)凝霜結(jié)露嚴(yán)重，金屬底板銹蝕嚴(yán)重。

1.3 試驗(yàn)與檢測(cè)

對(duì)同一分界小室內(nèi)的3組開關(guān)柜分別進(jìn)行了絕緣電阻遙測(cè)和交流耐壓試驗(yàn)，并測(cè)量柜間母線插接部位直阻。非故障開關(guān)間隔絕緣電阻遙測(cè)和交流耐壓試驗(yàn)結(jié)果如表1、表2所示，柜間母線插接部位回路電阻如表3、表4所示。

由試驗(yàn)結(jié)果可見，開關(guān)柜絕緣耐壓性能合格，但柜間母線插接部位回路電阻偏高，特別是B相電阻，普遍比其他兩相電阻值大。

1.4 故障原因分析

放電原因分析：根據(jù)故障部位狀態(tài)及解體結(jié)果可知，箱內(nèi)、柜體凝霜結(jié)露極為嚴(yán)重，露水順柜壁流到柜間母線插頭位置。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果、柜間母線插接頭結(jié)構(gòu)及故障部位解體分析

推測(cè)，柜體凝霜結(jié)露極為嚴(yán)重，露水順柜壁流到柜間母線插頭位置。B相插頭硅橡膠絕緣套管密封不嚴(yán)，導(dǎo)致B相插頭經(jīng)過硅橡膠絕緣套管長(zhǎng)時(shí)間對(duì)柜體放電，造成硅橡膠絕緣套管碳化燒毀，直至單相接地短路。

1.5 結(jié)論

開關(guān)柜運(yùn)行條件惡劣，柜體凝霜結(jié)露極為嚴(yán)重是設(shè)備故障的誘因。柜間母線插頭定位裝置設(shè)計(jì)不合理，造成插頭硅橡膠絕緣套管密封不嚴(yán)，爬電距離不夠，造成B相對(duì)柜體放電，最終導(dǎo)致相對(duì)地短路故障。

1.6 建議

對(duì)于已投運(yùn)設(shè)備，需對(duì)柜間母線插頭的接觸狀態(tài)和絕緣護(hù)套的密閉狀態(tài)進(jìn)行檢查。加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行設(shè)備的巡視，增加潮濕季節(jié)、惡劣天氣的特巡工作，以便發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。對(duì)于易凝露設(shè)備，建議采取封堵及防潮、通風(fēng)措施。建議對(duì)同廠家同型號(hào)的產(chǎn)品柜間母線插頭設(shè)計(jì)進(jìn)行改造。

2 開關(guān)柜放電原因分析

2.1 絕緣因素

絕緣因素主要有：①電氣設(shè)備的安全距離不夠。對(duì)于開關(guān)柜絕緣的要求，主要體現(xiàn)在3個(gè)方面，分別是最大耐受電壓、最小空氣絕緣距離和爬電比距。在開關(guān)柜運(yùn)行過程中，爬距及空氣間隙不夠是導(dǎo)致開關(guān)柜絕緣損壞事故發(fā)生的主要原因。工作人員需學(xué)習(xí)相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并采取相應(yīng)措施保證安全距離達(dá)標(biāo)。②加工質(zhì)量差，做工粗糙。在電力設(shè)備生產(chǎn)中使用的低質(zhì)量產(chǎn)品降低了設(shè)備的絕緣性能。

2.2 安裝及檢修因素

開關(guān)柜安裝工藝不良，會(huì)給設(shè)備帶來很大的安全隱患，比如在安裝過程中出現(xiàn)電纜絕緣層損壞、未排盡電纜頭內(nèi)部氣體、電纜屏蔽層接地不良從而形成環(huán)流等安全隱患。除了安裝，在設(shè)備檢修過程中也容易出現(xiàn)個(gè)別母排連接螺栓固定不牢固、運(yùn)行后連接處發(fā)熱等問題，從而造成整段母線和各出線強(qiáng)迫停電的情況。

2.3 環(huán)境因素

外在條件對(duì)于開關(guān)柜的長(zhǎng)期運(yùn)行具有很大影響，環(huán)境因素往往會(huì)限制開關(guān)柜的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。比如當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)外溫差過大或空氣濕度超過允許范圍時(shí)，開關(guān)柜內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)凝露。在凝露的情況下，電氣設(shè)備的擊穿電壓會(huì)降低，絕緣材料性能也會(huì)下降，從而使開關(guān)柜放電事故更易發(fā)生。此外，運(yùn)行環(huán)境中的污穢也會(huì)導(dǎo)致開關(guān)柜絕緣體表面發(fā)生閃絡(luò)放電。

2.4 操作因素

操作因素主要有：①當(dāng)開關(guān)柜體部分機(jī)械強(qiáng)度不夠時(shí)，例如有短路電流經(jīng)過開關(guān)，其在電動(dòng)力的作用下會(huì)導(dǎo)致開關(guān)柜柜體與開關(guān)之間發(fā)生一定程度的位移，并導(dǎo)致觸頭間的接觸電阻快速升高，從而產(chǎn)生電弧，甚至發(fā)生爆炸；②靜觸頭或動(dòng)觸頭在長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中會(huì)由于機(jī)械磨損而導(dǎo)致接觸點(diǎn)或接觸面減小，導(dǎo)致觸頭間接觸不良；③設(shè)備安裝時(shí)操作不當(dāng)會(huì)破壞整體結(jié)構(gòu)的完整性，比如動(dòng)觸頭插入不標(biāo)準(zhǔn)、接觸電阻過大，會(huì)引起不同的故障問題；④操作過程中的拒動(dòng)和誤動(dòng)等均會(huì)導(dǎo)致開關(guān)柜故障的發(fā)生，例如操動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械故障導(dǎo)致卡澀、部件變形或脫扣失靈等，以及電氣控制和輔助回路故障導(dǎo)致保護(hù)裝置難以正常運(yùn)行等。

3 改進(jìn)措施

為保證開關(guān)柜的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，需多方采取安全、有效的技術(shù)措施，通過提高開關(guān)柜絕緣安全裕度，確保其安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。

3.1 提高絕緣性能

要定期檢查開關(guān)柜的絕緣性能。對(duì)于最易出現(xiàn)絕緣問題的部位，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，特別是對(duì)于穿柜套管，必須采用具有優(yōu)良阻燃性和憎水性特點(diǎn)的環(huán)氧樹脂材料，同時(shí)還應(yīng)加設(shè)具有屏蔽均壓設(shè)計(jì)的絕緣件；對(duì)于柜間母線插頭的接觸狀態(tài)及絕緣護(hù)套的密閉狀態(tài)，也應(yīng)定期進(jìn)行檢查，必要時(shí)，可通過加裝絕緣套管或絕緣膠帶來提升接口處的絕緣性能。應(yīng)在開關(guān)柜投入運(yùn)行前測(cè)量和驗(yàn)證其電氣安全距離，例如開關(guān)柜內(nèi)部導(dǎo)體相間及相對(duì)地空氣絕緣凈距等，以防廠家設(shè)計(jì)的開關(guān)柜絕緣安全距離不達(dá)標(biāo)引發(fā)相間短路。

3.2 提高開關(guān)柜的驅(qū)潮能力

改善開關(guān)柜內(nèi)部的潮濕狀況，可以在滿足最小電氣空氣間隙的位置加裝加熱器，并在開關(guān)柜底部與頂部設(shè)置進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，使柜外的空氣在進(jìn)入開關(guān)柜進(jìn)行加熱后，通過設(shè)置在開關(guān)柜頂部的排風(fēng)口排出柜外，從而有效消除柜內(nèi)凝露，也有利于柜內(nèi)散熱。運(yùn)營(yíng)單位還需定期對(duì)開關(guān)柜內(nèi)部的潮濕情況進(jìn)行檢測(cè)，凝露嚴(yán)重時(shí)，及時(shí)開展加熱除濕工作。對(duì)于排查困難的開關(guān)柜設(shè)備，可以在內(nèi)部安裝智能測(cè)溫除濕模塊，以有效提高監(jiān)測(cè)效率，預(yù)防事故發(fā)生。

3.3 提高安裝調(diào)試水平

開關(guān)柜的安裝調(diào)試在很大程度上決定了其是否能夠正常工作。為此，需加強(qiáng)對(duì)相關(guān)工作人員的培訓(xùn)和考察，確保安裝調(diào)試人員技術(shù)過關(guān)。

3.4 保證良好的運(yùn)行環(huán)境

及時(shí)檢查開關(guān)柜內(nèi)加熱除濕裝置，保證其處于正常工作狀態(tài)；對(duì)孔洞進(jìn)行封堵，防止潮氣進(jìn)入柜內(nèi)；高壓室里的通風(fēng)窗及抽風(fēng)裝置應(yīng)加裝網(wǎng)柵或?yàn)V網(wǎng)，避免塵埃進(jìn)入室內(nèi)，達(dá)到凈化通風(fēng)的目的；加強(qiáng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，要做到逢停必掃，保證絕緣狀態(tài)良好。

3.5 重視開關(guān)柜的預(yù)防性試驗(yàn)

要重視開關(guān)柜及內(nèi)部設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)，通過預(yù)防性試驗(yàn)，可以有效判斷開關(guān)柜的運(yùn)行情況。同時(shí)要注意，在預(yù)防性試驗(yàn)過程中，要遵循相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范，假如試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)存在異常，需對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析，并結(jié)合以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比論證，以得出可靠的結(jié)論。此外，結(jié)論的得出也不能只依靠一組數(shù)據(jù)，必須綜合分析多組數(shù)據(jù)來判斷和確定開關(guān)柜存在的安全隱患。在進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)后，需按時(shí)完成開關(guān)柜的復(fù)原工作，在復(fù)原過程中，要注意柜內(nèi)接觸點(diǎn)和接觸面的良好，避免出現(xiàn)因接觸不良而引起異常發(fā)熱問題。

3.6 加強(qiáng)開關(guān)柜的巡視維護(hù)

10 kV開關(guān)柜運(yùn)行效率的提高及故障率的降低離不開日常維護(hù)和檢修鞏固。在進(jìn)行日常巡視時(shí)，要特別注意開關(guān)柜的門和面板是否鎖緊，注意開關(guān)柜內(nèi)部的前上柜、前下柜、后柜的臟污情況和是否有異物存在。在進(jìn)行檢修時(shí)，要認(rèn)真做好隔室的清掃任務(wù)，確保無異物、無臟塵。在實(shí)際的檢修和維護(hù)中，應(yīng)特別關(guān)注開關(guān)柜內(nèi)部設(shè)備觸頭的檢查維護(hù)，要做到定期查看，保證觸頭部分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，沒有松動(dòng)及脫落現(xiàn)象。同時(shí)檢查觸頭外觀，觀察是否發(fā)生氧化變色，檢查觸頭和觸頭片表面的光滑程度。在驗(yàn)收和維護(hù)的工作完成后，應(yīng)對(duì)開關(guān)柜一、二次電纜的進(jìn)線處（特別是二次電纜進(jìn)線間的縫隙）和其他多余孔洞的封堵情況進(jìn)行檢查，確保封堵完整有效。

4 結(jié)語

綜上所述，10 kV環(huán)網(wǎng)柜現(xiàn)已經(jīng)成為城市環(huán)網(wǎng)供電的重要節(jié)點(diǎn)，其安全運(yùn)行直接影響著電力企業(yè)的供電質(zhì)量。環(huán)網(wǎng)柜具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、體積小、可以提供供電參數(shù)和性能、供電安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于供電系統(tǒng)中。但在實(shí)際應(yīng)用的過程中，會(huì)因?yàn)樵O(shè)備維護(hù)不到位、開關(guān)柜設(shè)計(jì)不合理、開關(guān)柜運(yùn)行條件惡劣等原因引起一些故障。對(duì)于這些問題，我們可以通過采取提高絕緣性能、改善開關(guān)柜的驅(qū)潮能力、提高安裝調(diào)試水平、保證良好的運(yùn)行環(huán)境等多方安全有效的技術(shù)措施，確保10 kV開關(guān)柜的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]崔亮.10 kV環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用問題及處理措施[J].科技風(fēng)，2013（23）.

[2]岳森.10 kV環(huán)網(wǎng)柜的常見問題分析及對(duì)策[J].電氣時(shí)代，2014（24）.

[3]林劍文.10 kV環(huán)網(wǎng)柜常見故障與檢修措施分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2015（9）.