淺析10kV高壓開關(guān)柜故障原因及解決對策

李振杰

摘 要：本文闡述了10kV高壓開關(guān)柜種類、特點和故障原因，提出要提高絕緣性能、防小動物短路、防止渦流發(fā)熱等措施以及10kV高壓開關(guān)柜故障解決對策。

關(guān)鍵詞：10kV高壓開關(guān)柜；故障分析；解決對策

中圖分類號：TM591 文獻標(biāo)識碼：A

0.引言

近年來，隨著電網(wǎng)改造力度的加大，10kV高壓開關(guān)柜得到進一步推廣應(yīng)用，但目前由于10kV開關(guān)柜投運時間長后，容易存在小動物短路、內(nèi)部絕緣故障、傳動機構(gòu)和故障操作因素等安全隱患，威脅設(shè)備正常運行。

1. 10kV高壓開關(guān)裝置種類及特點

江門市新會區(qū)雙水鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)現(xiàn)有110kV變電站4座，分別為雙水站、天亭站、小岡站和濠沖站，裝見容量28.3萬kVA；10kV配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)開關(guān)站1座；現(xiàn)有10kV線路39條，總長319.3km，其中架空線路236.94km，地埋電纜82.36km，環(huán)網(wǎng)率達61.54%；0.4kV線路總長833.35km；10kV變壓器共585臺，裝見容量29.655萬kVA。目前所主要使用的10kV高壓開關(guān)柜主要分為固定式開關(guān)柜、箱式開關(guān)柜、手車落地式開關(guān)柜和手車中置式開關(guān)柜幾種。開關(guān)柜主要特點：（1）箱體式的開關(guān)裝置，具有占地面積較少，安裝方便的特點，但是，其不足之處是散熱性能不好，所以不能直接使用于超大負(fù)荷需求的用電系統(tǒng)之中。這類開關(guān)裝置主要安裝在戶外，其適用于電壓負(fù)荷較小的環(huán)境之中。（2）固定式的開關(guān)裝置，這類開關(guān)裝置占地面積較大，其內(nèi)部空間的構(gòu)造較為復(fù)雜，穩(wěn)定性明顯，主要用于廠區(qū)。

2. 10kV的高壓開關(guān)故障產(chǎn)生原因分析

在電網(wǎng)中，10kV開關(guān)柜所處的運行環(huán)境也各不相同，在運行中所面臨的問題以及出現(xiàn)的故障也多種多樣，以2011年～2015年雙水鎮(zhèn)轄區(qū)10kV開關(guān)柜故障為例，見表1。

由表1可見，開關(guān)柜絕緣故障占31.25%，小動物短路占34.75%。這些故障嚴(yán)重影響了10kV的高壓開關(guān)的正常投運，也影響了用戶的安全可靠用電，我們結(jié)合2011年～2015年雙水鎮(zhèn)轄區(qū)10kV開關(guān)柜故障進行了分析，提出了10kV開關(guān)柜改進措施。

3. 10kV的高壓開關(guān)裝置故障產(chǎn)生原因分析

3.1 絕緣故障

（1）爬距及空氣間隙不夠

開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞事故的其中一個原因是生產(chǎn)廠家生產(chǎn)設(shè)計不合理，柜體內(nèi)部的爬距及空氣間隙不夠。比如手車柜，為縮短柜體尺寸，在隔離插頭相間距離，生產(chǎn)廠家未采取有效的絕緣隔離的工藝。另外為壓縮生產(chǎn)成本，減小裝于柜內(nèi)的斷路器，造成隱患。

（2）運行環(huán)境條件的影響

開關(guān)柜發(fā)生絕緣閃絡(luò)的原因是開關(guān)柜周圍運行的環(huán)境條件差而導(dǎo)致的，發(fā)生污閃的原因是絕緣子串的泄漏距離偏小，不能適應(yīng)污穢和潮濕的環(huán)境。例如當(dāng)大氣污染嚴(yán)重時，就會使電力設(shè)備的絕緣子、套管及母線污染。污閃是在泄漏電流增大到一定程度時才發(fā)生的、絕緣電阻下降，如果絕緣子的泄漏距離小，放電容易跨接兩端電極，從而發(fā)生閃絡(luò)。

3.2 小動物短路

由于10kV高壓開關(guān)柜的電纜層、開關(guān)層、保護儀表層二次電纜孔相互連通，而一次電纜孔洞通往電纜溝，若電纜溝封堵不嚴(yán)實，小動物會通過一、二次電纜孔洞進入柜內(nèi)，引發(fā)放電或短路故障。

3.3 渦流發(fā)熱

由于開關(guān)柜運行電流大，渦流發(fā)熱已成為開關(guān)柜發(fā)熱的一個不可避免的問題。渦流發(fā)熱產(chǎn)生原因是開關(guān)柜運行帶電運行中，負(fù)荷電流在穿墻套管固定鋼板內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，進而在其中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而產(chǎn)生渦流發(fā)熱。

以雙水10kV豐華開關(guān)站開關(guān)柜斷面圖為例，發(fā)生開關(guān)柜中渦流的常見部位有如圖1所示。

渦流發(fā)生的主要部位有柜體內(nèi)的主母線穿到觸頭室間隔板、開關(guān)柜主母線間隔板、主變進線隔板處和6個手車臂的隔板。有些開關(guān)廠的產(chǎn)品在主母線穿到觸頭室間隔板、開關(guān)柜主母線間隔板、主變進線隔板處和6個手車臂的隔板沒有采取防渦流的措施，運行中就發(fā)生了渦流發(fā)熱現(xiàn)象，造成設(shè)備安全隱患。

3.4 操作因素

（1）這類故障表現(xiàn)為機構(gòu)卡澀，脫扣失靈、部件變形或損壞，分合閘鐵芯松動、卡澀，軸銷松斷等，這主要是由于操動機構(gòu)及傳動系統(tǒng)的機械故障造成的。

（2）柜體的機械強度不夠，如靜觸頭或動觸頭在長期的使用過程當(dāng)中，由于長期機械磨損造成觸頭之間接觸不良的現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)生設(shè)備操作故障。

4. 10kV的高壓開關(guān)裝置故障解決對策

4.1 提高絕緣性能措施

（1）提高外絕緣的泄漏比距。泄漏比距是衡量防污閃能力的重要參數(shù)。對普通地區(qū)要求不小于1.2cm/kV，雖然10kV開關(guān)處于室內(nèi)，但并不能消除飄塵的沉積，考慮到大氣環(huán)境條件日趨惡化，10kV開關(guān)柜的外絕緣泄漏比距應(yīng)選為20.6cm/kV以上為宜。

（2）要執(zhí)行“逢停即掃”的原則，定期對開關(guān)柜清掃，減少污染。另外，應(yīng)在開關(guān)室配置通風(fēng)、防潮設(shè)備和濕度計，在開關(guān)柜配置溫濕度控制器，在梅雨、多雨季節(jié)或運行需要時啟動上述設(shè)施，保障室內(nèi)環(huán)境干燥。

4.2 防小動物短路措施

（1）開關(guān)柜及電纜維護時嚴(yán)防小動物加強封堵。高壓開關(guān)柜安裝時，應(yīng)將開關(guān)柜保護儀表層一次和二次電纜孔、電纜層、開關(guān)層要絕緣物完全封堵，防止小動物通過電纜孔洞進入柜內(nèi)，引發(fā)放電或短路故障。

（2）為防止小動物或異物碰觸母線造成短路，高壓開關(guān)柜內(nèi)母線及各支引線宜采用絕緣措施，如采用可靠的絕緣材料包封。

4.3 防止渦流發(fā)熱措施

對開關(guān)運行要隨氣候變化進行改善，在夏季炎熱季節(jié)，環(huán)境溫度較高，設(shè)備負(fù)荷電流又大，產(chǎn)熱高，應(yīng)加強10kV開關(guān)室通風(fēng)排熱來降低設(shè)備溫升，防止室內(nèi)過熱。為提高設(shè)備過熱故障巡視水平，要利用紅外線測溫儀導(dǎo)電柜體進行定期測溫。

4.4 提高防護措施

應(yīng)當(dāng)加強開關(guān)柜設(shè)計和改良，從開關(guān)柜構(gòu)造上防止機構(gòu)卡澀，脫扣失靈、部件變形或損壞，分合閘鐵芯松動、卡澀，軸銷松斷故障。其次運維人員操作技能培訓(xùn)，提高操作水平。

結(jié)語

通過采取一系列措施，雙水供電所10kV的高壓開關(guān)柜故障由每年發(fā)生6起降至1起，此項成果在兄弟單位得到了進行推廣。隨著10kV開關(guān)柜性能廣泛應(yīng)用，其運行維護、檢修水平的要求更高，只有對其加強學(xué)習(xí)和研究，才能確保人身、電網(wǎng)和設(shè)備的安全，10kV開關(guān)柜的運維、檢修工作任重道遠。

參考文獻

[1]王昌長，李福祺，高勝友.電力設(shè)備的在線監(jiān)測與故障診斷[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[2]虞和濟，等.設(shè)備故障診斷工程[M].冶金工業(yè)出版社，2001.

[3]劉耀南，邱昌容.電氣絕緣測試技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1981.

[4]周惠兵.高壓開關(guān)電器設(shè)備常見故障及其處理措施[J].中國科技信息，2014（23）：155-156.