10kV開關(guān)柜避雷器故障處理研究

廖傳敏

摘 要：開關(guān)柜的主要作用是在電力系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換的過程中進(jìn)行開合控制和保護(hù)用電設(shè)備。本文主要介紹10kV開關(guān)柜避雷器的故障原因，并從加強(qiáng)設(shè)備養(yǎng)護(hù)、健全管理體系、推動設(shè)備升級、優(yōu)化負(fù)荷線路四個(gè)方面探究10kV開關(guān)柜避雷能力的提升路徑，旨在進(jìn)一步優(yōu)化電力系統(tǒng)安全環(huán)境。

關(guān)鍵詞：10kV開關(guān)柜;避雷器;設(shè)備養(yǎng)護(hù);故障處理

引言：隨著我國電力系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，10kV開關(guān)柜避雷器故障處理已成技術(shù)熱點(diǎn)，直接影響著用電安全。目前，10kV開關(guān)柜可分為交流開關(guān)柜和直流開關(guān)柜，主要由斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)等部件構(gòu)成，考慮到雷擊對電力系統(tǒng)的不良影響，加強(qiáng)10kV開關(guān)柜避雷器故障處理至關(guān)重要。

1.10kV開關(guān)柜避雷器故障原因

通過對10kV開關(guān)柜避雷器的故障問題進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)原因主要包括避雷器閥片側(cè)面高阻層裂紋、避雷器內(nèi)部受潮、雷電沖擊電流、互感器選型問題和接地網(wǎng)等，其中避雷器閥片側(cè)面高阻層裂紋的主要故障表現(xiàn)為接地故障且絕緣電阻為0，故障原因一般為閥片與側(cè)面高阻層的熱膨脹系數(shù)出現(xiàn)較大差異;避雷器內(nèi)部受潮的故障表現(xiàn)為避雷器底部瓷套溫度明顯上升且內(nèi)部金屬部件銹蝕嚴(yán)重，主要原因?yàn)樵O(shè)備安裝前受潮或開關(guān)柜密封不當(dāng);雷電沖擊電流的故障表現(xiàn)主要為閥片破裂及相關(guān)外套管爆開，故障原因一般為雷擊電流超過設(shè)備負(fù)荷導(dǎo)致線路故障;互感器選型原因所導(dǎo)致的10kV開關(guān)柜避雷器故障主要體現(xiàn)在C相接地現(xiàn)象明顯，高壓室受到影響，煙感報(bào)警系統(tǒng)被觸發(fā)等，在這種情況下，管理人員或檢修人員無法深入檢查站對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，同時(shí)，該原因所導(dǎo)致的10kV開關(guān)柜變電器故障還具有頻發(fā)性特征，不利于維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，一般來說，10kV開關(guān)柜避雷器系統(tǒng)需根據(jù)實(shí)際受壓情況選擇電壓互感器，半絕緣電壓互感器將直接影響設(shè)備使用壽命。就接地網(wǎng)原因所導(dǎo)致的10kV開關(guān)柜避雷器故障而言，故障發(fā)生后，相關(guān)主設(shè)備的電阻值將快速上升，繼而導(dǎo)致電壓無法通過接地網(wǎng)泄壓，避雷器長期處于過壓狀態(tài)，并最終被擊穿損壞，無法發(fā)揮原有避雷效應(yīng)。

2.10kV開關(guān)柜避雷器故障預(yù)防處理措施

2.1加強(qiáng)設(shè)備養(yǎng)護(hù)

10kV開關(guān)柜避雷器故障的預(yù)防處理是有效延長相關(guān)電氣設(shè)備使用壽命，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以下對加強(qiáng)設(shè)備養(yǎng)護(hù)提出相關(guān)建議：

首先，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)從全局出發(fā)，制定較為完善的設(shè)備管理流程，針對不同的負(fù)荷環(huán)境，提高設(shè)備管理的針對性和有效性，例如，針對雷擊電流所導(dǎo)致的避雷器故障，技術(shù)人員在設(shè)備養(yǎng)護(hù)中應(yīng)精細(xì)化分析過往雷擊事件中閥片上沖擊電流分布的均勻性，以有效調(diào)整設(shè)備的電流承載能力;其次，在10kV開關(guān)柜避雷器設(shè)備養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)有效融合現(xiàn)代化信息技術(shù)，如在線監(jiān)測技術(shù)等，技術(shù)人員可基于10kV開關(guān)柜避雷器檢修工作的具體情況，完成相關(guān)設(shè)備、線圈電流、振動信號的在線檢測，同時(shí)在在線監(jiān)測過程中，還應(yīng)致力于開展設(shè)備常見故障預(yù)防分析，并利用客觀設(shè)備相對值比較法，對具體設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行效果評價(jià)，導(dǎo)出運(yùn)行注意點(diǎn)和養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)，延長設(shè)備使用壽命。最后，在10kV開關(guān)柜避雷器故障預(yù)防處理中應(yīng)制定較為完善的管理規(guī)劃，使設(shè)備管理人員能夠按照具體設(shè)備管理規(guī)程對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管，以提高設(shè)備養(yǎng)護(hù)的及時(shí)性和有效性。例如，可在10kV開關(guān)柜避雷器設(shè)備養(yǎng)護(hù)過程中充分明確設(shè)備維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，并制定設(shè)備的運(yùn)行指標(biāo)，包括開關(guān)柜密封指標(biāo)、防潮標(biāo)準(zhǔn)及空間內(nèi)部的濕度系數(shù)等，以提高養(yǎng)護(hù)工作的實(shí)效性，督促設(shè)備管理人員全面提升對10kV開關(guān)柜避雷器故障預(yù)防處理的重視程度，并積極開拓技術(shù)視野，積累工作經(jīng)驗(yàn)，提高故障處理水平。

2.2健全管理體系

中國電器工業(yè)協(xié)會電控配電設(shè)備分會信息顯示，2017年～2020年，我國開關(guān)柜產(chǎn)量分別為48.54萬面、45.85萬面、44.49萬面和44.02萬面，由此可知，我國仍舊具有較大的開關(guān)柜應(yīng)用需求?？赏ㄟ^深入健全管理體系，提高10kV開關(guān)柜避雷器故障處理水平，以下對其提出相關(guān)建議：

首先，電力系統(tǒng)管理人員可從實(shí)際情況出發(fā)，深入挖掘10kV開關(guān)柜變壓器的故障來源和故障表現(xiàn)，并構(gòu)建現(xiàn)代化的信息體系，實(shí)現(xiàn)故障信息的全面錄入，以支持后續(xù)管理工作的合理開展。其次，在健全管理體系的過程中，應(yīng)有效融合相關(guān)現(xiàn)代化信息技術(shù)，如數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，其中，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可用于構(gòu)建10kV開關(guān)柜避雷器信息數(shù)據(jù)庫，全面整合避雷器設(shè)備運(yùn)行環(huán)境以及雷擊影響，動態(tài)掌握避雷器接地電阻數(shù)值，以數(shù)字化的信息傳遞方式支持管理人員完成設(shè)備的常態(tài)化管理和精細(xì)化管理，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在10kV開關(guān)柜避雷器故障處理中的應(yīng)用可有效支持相關(guān)技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)和管理，能夠有效避免避雷器故障后，高壓室冒煙嚴(yán)重，煙感報(bào)警系統(tǒng)被觸發(fā)，無法進(jìn)入檢查站搶修設(shè)備的問題，通過有效布設(shè)傳感器，技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程管理和操控，以便在發(fā)現(xiàn)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)后及時(shí)關(guān)閉運(yùn)行系統(tǒng)，降低事故危害。最后，在健全管理體系的過程中應(yīng)從全局角度出發(fā)，全面更新管理意識，滿足實(shí)際管理需求。

2.3推動設(shè)備升級

面對日益提升的電能需求量，我國在電力系統(tǒng)建設(shè)中投入了大量的人力、物力和有力政策，使得電力環(huán)境日益完善，但同時(shí)復(fù)雜原因所導(dǎo)致的電力風(fēng)險(xiǎn)也與日俱增。10kV開關(guān)柜避雷器的合理應(yīng)用有助于降低雷電天氣中開關(guān)柜的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提升整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行系數(shù)，可通過推動設(shè)備升級，完成10kV開關(guān)柜避雷器的故障處理，以下對其進(jìn)行介紹：

首先，在設(shè)備升級過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)基于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行需求，完成10kV開關(guān)柜避雷器設(shè)備狀態(tài)分析，通過布設(shè)傳感器全面整合設(shè)備的運(yùn)行信息，并與正常運(yùn)行信息進(jìn)行比對，有效導(dǎo)出實(shí)際需求，并制定合理的設(shè)備升級方案。其次，在推動設(shè)備升級的過程中應(yīng)從長遠(yuǎn)角度出發(fā)，致力于搭建現(xiàn)代化、自動化的設(shè)備運(yùn)行體系，以支持10kV開關(guān)柜避雷器運(yùn)行系統(tǒng)具備智能化的故障報(bào)警和故障定位功能，有效輔助設(shè)備管理人員完成故障的針對性修復(fù)和設(shè)備養(yǎng)護(hù)。最后，在推動設(shè)備升級的過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)全面加強(qiáng)對互感器選型的重視程度，并對開關(guān)柜內(nèi)避雷器的接地引下線進(jìn)行改造，采取適當(dāng)消諧措施進(jìn)一步增加電壓互感器的抗諧能力[1]。

2.4優(yōu)化負(fù)荷線路

中電聯(lián)信息顯示，2014年～2020年，我國全社會用電量增速分別為5.56%、0.96%、4.88%、6.58%、8.69%、5.33%和3.10%，由此可知，未來一段時(shí)間內(nèi)，電力系統(tǒng)的總體負(fù)荷還將持續(xù)增長。在這種情況下，10kV開關(guān)柜避雷器的過壓風(fēng)險(xiǎn)將明顯提升，可通過優(yōu)化負(fù)荷線路，提高10kV開關(guān)柜避雷器設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，以下對其提出相關(guān)建議：

首先，考慮到不同負(fù)荷環(huán)境下互感器的應(yīng)用穩(wěn)定性具有明顯差異，在優(yōu)化負(fù)荷線路時(shí)，可提升互感器選型的針對性，根據(jù)不同類型電壓互感器所導(dǎo)致的避雷器頻繁故障問題，技術(shù)人員可通過開展接線實(shí)驗(yàn)，對不同互感器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，并結(jié)合實(shí)際的互感器運(yùn)行環(huán)境對負(fù)荷線路的具體負(fù)荷情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低10kV開關(guān)柜避雷器故障發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。其次，在優(yōu)化負(fù)荷線路的過程中應(yīng)考慮到電壓互感器的并聯(lián)運(yùn)行情況，避免系統(tǒng)不對稱產(chǎn)生高幅值鐵磁諧振過電壓，通過合理控制并聯(lián)數(shù)量，實(shí)現(xiàn)10kV開關(guān)柜避雷器故障的有效預(yù)防。再次，負(fù)荷線路的優(yōu)化是延長避雷器設(shè)備使用壽命的有效措施，技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置防諧方案。最后，可通過對低負(fù)荷線路進(jìn)行停運(yùn)處理，完成諧振過電壓的全面消除，避免容抗增加所導(dǎo)致的避雷器故障問題，進(jìn)一步滿足保護(hù)接地需求[2]。

結(jié)論：總而言之，當(dāng)前我國正處于電力環(huán)境建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，基于10kV開關(guān)柜避雷器對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)10kV開關(guān)柜避雷器的故障原因，合理加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，健全管理體系，推動設(shè)備升級，優(yōu)化負(fù)荷線路，延長10kV開關(guān)柜避雷器的使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]王雅.開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備運(yùn)行問題分析及對策[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2019（09）：141-142.

[2]陳博棟，包艷艷，等.10kV開關(guān)柜金屬氧化物避雷器局部放電精確定位及缺陷分析[J].電瓷避雷器，2019（03）：118-122.