探析10kV高壓開關(guān)柜故障原因及處理措施

摘 要：在電力系統(tǒng)中，10kV高壓開關(guān)柜如果出現(xiàn)故障將會產(chǎn)生較嚴重的影響，會增加電力項目的運營成本，并且會威脅到電力操作者的人身安全，非常容易出現(xiàn)安全事故。為了確保電力系統(tǒng)以及工作人員的安全，相關(guān)單位必須重視高壓開關(guān)柜的維護，明確各種故障的原因，進行有效防范，使其能夠穩(wěn)定、可靠的運行。文章主要分析了10kV高壓開關(guān)柜故障原因以及相關(guān)防范措施。

關(guān)鍵詞：10kV；高壓開關(guān)柜；故障原因；處理措施

引言

高壓開關(guān)柜其實是指用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電等過程的起通斷、控制或保護等作用的高壓電氣設(shè)備。10kV高壓開關(guān)柜就是工作電壓等級為10kV的高壓開關(guān)柜。由于10kV高壓開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包括較多的元器件，如高壓斷路器、隔離開關(guān)與接地開關(guān)、高壓負荷開關(guān)、電壓互感器和電流互感器等。所以，必須加強故障防范，保證安全運行。

1 10kV高壓開關(guān)柜常見故障原因

在10kV高壓開關(guān)柜實際運行過程中，導(dǎo)致其發(fā)生故障的原因比較多，主要可以分為以下幾大類：開關(guān)柜的絕緣性能差、材料設(shè)備質(zhì)量問題、防爆和防護性能差以及工作人員操作不當(dāng)?shù)?。下面分別針對上述不同故障原因進行闡述。

1.1開關(guān)柜的絕緣性能差

絕緣性能是高壓開關(guān)柜的一項非常重要的指標(biāo)，容易受到外部情況、安裝維護、運行操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊憽ｉ_關(guān)柜所處運行環(huán)境在惡劣的環(huán)境下，比如內(nèi)部環(huán)境潮濕且有絕緣子和母線表面積污的情況下，其內(nèi)部會積污受潮，進而發(fā)生污閃，破壞開關(guān)柜絕緣。老化也是高壓開關(guān)柜絕緣損壞的一種重要原因。我國經(jīng)濟社會在過去的幾十年中快速發(fā)展，原先安裝的高壓開關(guān)柜在長期運行中勢必會有過負荷運行的情況；在長期過負荷的情況下，原先安裝的高壓開關(guān)柜內(nèi)部絕緣材料老化情況十分嚴重。此外，絕緣比距和空氣間隙也影響著高壓開關(guān)柜的絕緣性能。許多廠家為了滿足用戶要求，減小開關(guān)柜外型尺寸，通常的做法是減小高壓開關(guān)柜內(nèi)部的高壓斷路器、隔離插頭相間或?qū)Φ氐木嚯x；而在作出此類結(jié)構(gòu)方面的改動之后，并沒有采用其他提高絕緣水平的相應(yīng)措施，導(dǎo)致高壓開關(guān)柜絕緣水平下降，高壓開關(guān)柜在使用過程中事故頻發(fā)。

1.2材料設(shè)備的質(zhì)量問題

材料和設(shè)備的質(zhì)量是影響高壓開關(guān)柜運行的重要因素，在電力系統(tǒng)改造施工過程中，需要使用眾多的材料與設(shè)備，它們質(zhì)量的優(yōu)劣直接對發(fā)、供、輸電產(chǎn)生影響。10kV高壓開關(guān)柜經(jīng)常出現(xiàn)與材料、設(shè)備相關(guān)的故障，例如，當(dāng)隔離觸頭存在質(zhì)量問題時會引起手車柜隔離觸頭的接觸不良現(xiàn)象發(fā)生，造成設(shè)備產(chǎn)生電弧故障；絕緣子頭部的絕緣性相對較弱，酚醛氧玻璃絕緣子與環(huán)氧澆注互感器的質(zhì)量較差，這些材料在性能和質(zhì)量上跟電力標(biāo)準規(guī)范的要求相比有較大的差距。當(dāng)電力設(shè)備處于正常的運行條件時，由于塵埃積灰和環(huán)境潮濕等原因也會造成電氣元件的老化，使絕緣性變差。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)有很多電力設(shè)備即使是處于標(biāo)準狀態(tài)下工作，仍然會產(chǎn)生爬電現(xiàn)象，它給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定帶來了極大的挑戰(zhàn)。

1.3 10kV高壓開關(guān)柜的防爆性能和防護性能較差

高壓開關(guān)柜在運行過程中，會由于各種原因（如短路、絕緣老化等）引發(fā)一次回路短路故障，在數(shù)萬安培的短路電流下，瞬間產(chǎn)生高溫高壓氣體，若高溫高壓氣體在狹窄的柜體內(nèi)不能在極短時間內(nèi)有效釋放，會造成開關(guān)柜炸裂，相鄰開關(guān)柜損壞，同時可能傷及人身安全。所以，在進行開關(guān)柜設(shè)計時，工作人員必須考慮有效泄壓措施。開關(guān)柜的泄壓方向必須優(yōu)先考慮頂部泄壓，在頂部難以實現(xiàn)時，可考慮柜后泄壓。一次回路隔室如母線室、斷路器室、電纜室必須考慮泄壓通道，且各室泄壓通道獨立。高壓開關(guān)柜的面板孔和觀察孔一旦處理不善，就會嚴重地影響高壓開關(guān)柜的防護等級，因此在日常的應(yīng)用過程中要格外注意。

1.4缺乏定期維護以及操作不當(dāng)

如果不定期對高壓開關(guān)柜進行維護，高壓開關(guān)柜就會出現(xiàn)各種問題。例如，由于高壓開關(guān)柜內(nèi)部會流過大電流，所以要求開關(guān)柜的機械穩(wěn)定性要好。當(dāng)開關(guān)柜的機械強度不夠時，而工作人員沒有發(fā)現(xiàn)，在流過大電流時會使開關(guān)和柜體之間發(fā)生位移，從而使得觸頭之間接觸電阻急劇增加，進而產(chǎn)生電弧，甚至引起爆炸，影響十分惡劣；高壓開關(guān)柜在長期運行后，內(nèi)部的動靜觸頭之間的接觸面會產(chǎn)生機械磨損，從而出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象。另外，在設(shè)備安裝過程中，如果工作人員操作不當(dāng)，也會破壞整個開關(guān)柜的完整性，進而增加事故隱患。

2 10kV高壓開關(guān)柜故障的防范措施

2.1高壓開關(guān)柜內(nèi)部環(huán)境處理

10kV高壓開關(guān)柜內(nèi)部溫濕度以及灰塵等環(huán)境因素對開關(guān)柜的絕緣情況有著直接影響，所以，對高壓開關(guān)柜內(nèi)部環(huán)境的處理是防范事故的不可或缺的部分。對于開關(guān)柜內(nèi)部濕度較大的情況，需要增加除濕裝置；對于開關(guān)柜內(nèi)部溫度較大的情況，則必須增加開關(guān)柜內(nèi)部空氣流動，可通過開通風(fēng)窗并加裝過濾網(wǎng)的方法來處理；而對于柜內(nèi)落塵的情況，在增加柜內(nèi)空氣流動和干燥時，則不會發(fā)展為污閃。

2.2規(guī)范檢修維護制度

首先，為了保證開關(guān)柜的穩(wěn)定運行，相關(guān)單位必須培養(yǎng)工作人員的良好工作習(xí)慣，規(guī)范檢修維護制度，要求工作人員學(xué)習(xí)操作章程，了解操作流程。其次，要進行預(yù)防性試驗。高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備運行前必須進行預(yù)防性試驗，在進行預(yù)防性試驗時，不能只憑單次的實驗結(jié)果就盲目地判斷故障類型，需把本次得到的數(shù)據(jù)與以前的歷史數(shù)據(jù)進行對比分析，只有這樣才能得出準確的結(jié)論。最后，要正確選擇手車觸頭。在尋找制造10kV開關(guān)柜的廠家時，要充分地表達工程的實際情況以及對產(chǎn)品的要求，以便制造商能夠制造出符合要求的、性能比較好的開關(guān)柜。

2.3注重材料選型

在對電力系統(tǒng)進行設(shè)計時，工作人員要重視對開關(guān)柜可能發(fā)生故障的防范，對可能存在的安全隱患要進行科學(xué)的分析處理。在設(shè)計中要特別注意柜體及斷路器等一次性配件的選型及其材料質(zhì)量，要對所使用的配件的性能有清楚的了解和認識，綜合考慮它們的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性等來進行優(yōu)化配置。

2.4爬電比距的處理

爬電比距也是需要關(guān)注的重要指標(biāo)，其可靠性直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。在國家標(biāo)準中高壓開關(guān)柜的相關(guān)組成部件以及支持絕緣件的外絕緣爬電比距當(dāng)為純瓷絕緣時不應(yīng)低于10kV/MM，爬電距離不小于140mm；為有機絕緣時不應(yīng)低于10kWMM，爬電距離不小于160mm。要符合這一規(guī)定需要電力公司進行嚴格的管控，從而確保其安全性。

結(jié)束語

總而言之，作為配電端重要的成套開關(guān)設(shè)備，高壓開關(guān)柜的重要性不言而喻。為了提高對用戶的供電可靠性，相關(guān)運維人員必須對10kV高壓開關(guān)柜的各種故障有充分的了解，及時發(fā)現(xiàn)故障起因，并進行處理。相關(guān)單位也應(yīng)該制定合理的故障防范措施，有效避免各種故障的發(fā)生。

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作者簡介：

周江（1976-），男，主任工程師，重慶市人，從事供配電，動力保障，ups保障研究。