10 kV開關(guān)柜電氣故障分析與處理

許玉維

摘? 要：10 kV配電設(shè)備時常發(fā)生故障，給經(jīng)濟效益和社會效益帶來巨大的損失。在對10 kV開關(guān)柜電氣故障進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，對10 kV配電設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)，以保證設(shè)備長期安全穩(wěn)定的運行。該文能通過對10 kV開關(guān)柜電氣故障展開探究，通過調(diào)查電氣故障出現(xiàn)的原因，分析存在的關(guān)鍵，從而減少10 kV開關(guān)柜電氣故障發(fā)生的可能性，降低造成的經(jīng)濟損失，有效保證了人們的用電安全。

關(guān)鍵詞：10 kV開關(guān)柜;故障;措施分析

中圖分類號：TM591? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的快速上升，對電網(wǎng)系統(tǒng)用電質(zhì)量提出了更高的要求，因此對線路的負(fù)載能力也提出了更高的要求，對電氣化的技術(shù)要求也隨之增加。目前，我國電氣化發(fā)展呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢，但是在實際過程中仍存在一定的問題，因此，在電氣化的發(fā)展過程中人們會對其運行中的故障缺陷進(jìn)行有效的分析，以此來保證電力系統(tǒng)運行的安全性，避免故障的發(fā)生。

1 10 kV開關(guān)柜電氣故障案例

案例一：某配電所的10 kV開關(guān)柜在春季發(fā)生短路跳閘，出線柜內(nèi)真空開關(guān)母線燒毀。案例二：10 kV開關(guān)柜由于其電壓互感器內(nèi)絕緣體被擊穿，定額電流0.5 A的RN2熔斷器熔管爆裂，造成短路現(xiàn)象，而開關(guān)柜之內(nèi)三相熔管中的兩相被炸碎，母線被燒毀。

經(jīng)過調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)故障的導(dǎo)火線是因單相接地出現(xiàn)事故后，發(fā)展成為間接事故，從而造成開關(guān)柜炸裂。10 kV配電系統(tǒng)出現(xiàn)意外故障后，仍能持續(xù)工作1 h～2 h。案例一中，發(fā)生故障的季節(jié)為春季，由于天氣比較潮濕，導(dǎo)致電器絕緣性能在潮濕環(huán)境中受到影響，所以發(fā)生擊穿現(xiàn)場。而當(dāng)單相擊穿，組容器接地電阻過大而導(dǎo)致接地電弧加強出現(xiàn)局部電壓，從而出現(xiàn)一相擊穿，引起兩相短路，繼而造成三相短路的現(xiàn)象。

案例二：由于電壓互感器本身運行不良，在運行過程中鐵芯過熱，導(dǎo)致內(nèi)絕緣體擊穿，傳感器線圈接地引起的熔斷器熔斷;其次，在熔斷器中安裝的材料不達(dá)標(biāo)，對熔斷器造成了一定阻值的負(fù)載，而在熔斷器爆炸以后仍舊保持通電，就造成熔斷器發(fā)生爆炸造成短路。而根據(jù)調(diào)查顯示，當(dāng)熔斷器電壓超過10 kV之后開始嚴(yán)重放電，而絕緣體不能達(dá)到絕緣要求，其材料存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

對于上述2個事故的發(fā)生，其解決方法有4種。1）在10 kV開關(guān)柜中安放一定的干燥劑，定時放置更換，以保持10 kV開關(guān)柜內(nèi)干燥通風(fēng)。2）保證10 kV開關(guān)柜接地電阻符合要求，設(shè)計也要符合要求，一定避免在單相接地的時候出現(xiàn)局部電壓，或者因為拉弧現(xiàn)象出現(xiàn)局部電壓、出現(xiàn)短路。3）加強絕緣處理，用滿足10 kV電壓的絕緣套管包裹住有關(guān)的電線，杜絕因為電弧出現(xiàn)導(dǎo)致的短路現(xiàn)象。4）電壓互感器在10 kV開關(guān)柜中屬于比較脆弱的元件，因此在購買的時候一定要保證質(zhì)量，購買之后應(yīng)該對其進(jìn)行試驗。

2 10 kV開關(guān)柜電氣故障分析

2.1 電壓互感器

電壓互感器高壓熔斷器熔斷現(xiàn)象是10 kV開關(guān)柜電氣故障的主要表現(xiàn)之一，在電壓的計算中，當(dāng)電壓處于固定狀態(tài)，則電阻越小，通過的電流越大，功率也會增大。熔斷器受制于電流的大小，電流小，熔斷器容量小就會出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象。更深層次的原因是單相接地電阻，發(fā)生單相接地的時候，電壓互感器就會處于高溫狀態(tài)，傳遞的電流增大，熔斷熔斷器。有的地方會安裝消諧裝置，但是由于消諧裝置的低頻電流之間的合作程度不高，所以在電壓互感器高壓熔斷器中，消諧裝置不能發(fā)生作用。10 kV線路中發(fā)生單相接地的時候，產(chǎn)生了鐵磁諧振，導(dǎo)致電壓互感器的傳感能力降低，經(jīng)過的磁力和電流明顯增強，造成了高壓式互感器高壓保險絲熔斷。在電氣系統(tǒng)中，線性電路和電容電阻元件構(gòu)成了串聯(lián)，如果電源頻率接近回路值，那么此時的電壓就會過高，引發(fā)諧振。發(fā)生的時候，電阻制約著電流、同樣制約著電感或電容中元件的電壓。

2.2 相間短路

當(dāng)傳感器中鐵芯溫度值過高，就會造成發(fā)電機通過電流的設(shè)備中，電流值過高，從而出現(xiàn)高壓熔斷器熔斷。出現(xiàn)這種情況需要進(jìn)行及時處理，如果不處理，開關(guān)柜遇到潮濕天氣或者陰雨天，就會造成絕緣體失去絕緣能力，發(fā)生擊穿現(xiàn)象。稍微嚴(yán)重的情況就是發(fā)生擊穿以后，一相電阻過大出現(xiàn)局部電壓，繼而出現(xiàn)兩相短路。如果有電弧出現(xiàn)，兩相短路就會繼續(xù)造成三相短路，極為容易發(fā)生熔斷器熔管爆炸，炸碎柜門，造成嚴(yán)重的災(zāi)難。

3 10 kV開關(guān)柜電氣故障中的處理分析

3.1 高壓熔斷器的故障處理方式

3.1.1 采用零序電壓互感器

因為零序電壓互感器有很好的消諧作用，可以利用此來改變接線方式，來制約諧振。

3.1.2 增加回路阻尼

增加回路阻尼降低諧振的發(fā)生頻率，在電壓互感器開口的三角處，在開口三角繞組兩端增加電阻，那么電壓就會根據(jù)電壓互感器的容量的增大而增大。電流增大的同時，電阻越小，制約諧振就有更明顯的效果。但是在這個過程中如果不能準(zhǔn)確地掌握電阻的情況，那么在電壓互感器荷載超出范圍的情況下，電流過大會燒壞保險絲，燒壞電壓互感器。

3.1.3 控制參數(shù)法

采用控制參數(shù)的辦法，常規(guī)情況下制約諧振的主要方向是改變XCO、XL。改變XCO可以通過變壓站母線上的輔助電器，也是增加出線（集中電容器），改變XL需要選擇性能好的電壓互感器，在發(fā)生單相接地電阻的時候，鐵芯不會超過實際的負(fù)荷能力，電流流通正常，就不會發(fā)生諧振。生活中實際采用消弧線圈的較多，它最主要的功能是有效消除諧振，而且還能夠做到消弧線圈接，減少單相電阻接地引起電壓出現(xiàn)短路現(xiàn)象。在實際的運用中還會出現(xiàn)空母線合閘充電之后，出現(xiàn)基波諧振現(xiàn)象，出現(xiàn)這種現(xiàn)象只要在合閘之前合上空載線路在進(jìn)行充電，就可以有效避免諧振。

3.1.4 側(cè)安電阻

在電壓互感器的一側(cè)加裝電阻，起到的作用和②的作用相似，使電壓互感器的容量隨著一側(cè)通過的電流流量變化而變化，電流增大以后，電阻就變小，這樣就能夠達(dá)到抑制電壓、抑制電流、抑制諧振的出現(xiàn)。

3.2 相間短路的故障處理方式

10 kV開關(guān)柜電氣故障的相間短路故障處理，首先要保證其干燥性，保持柜內(nèi)干燥就不會在潮濕的環(huán)境下引發(fā)絕緣體絕緣水平降低，出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。在安裝的時候要符合安裝設(shè)計要求，防止因為接地電阻過大出現(xiàn)局部電壓引發(fā)短路，在設(shè)計的時候，要保證10 kV開關(guān)柜接地，能夠避免單相接地的時候出現(xiàn)電弧，造成多跟線路短路現(xiàn)象。在110 kV開關(guān)柜的配電元件中，電壓互感器是最脆弱的部分，所以在安裝中一定要做好耐壓試驗，也要確保母線的絕緣作用。對于10 kV開關(guān)柜來說，最好把脆弱以及容易出現(xiàn)情況的部分利用別的零件包裹起來，保護(hù)母線的絕緣能力，能夠有效保護(hù)母線。

4 結(jié)語

對10 kV開關(guān)柜電氣故障的出現(xiàn)來說，一定要做好安全運行管理，提高技術(shù)的專業(yè)程度，提高安全設(shè)計水平。在防范中，一定要注意建立良好的維修防范機制，并且保證絕緣體的絕緣能力。在10 kV開關(guān)柜電氣故障發(fā)生以后，要做好全面檢查。對于即將出現(xiàn)故障或者處于即將停機的開關(guān)柜，應(yīng)該及時關(guān)停，并且做好全面檢修處理。設(shè)計過程要按照規(guī)范設(shè)計，提高運行質(zhì)量，保證開關(guān)柜符合設(shè)計原則和標(biāo)準(zhǔn)，有效防止10 kV開關(guān)柜電氣故障。

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