10 kV充氣式開關(guān)柜故障處理及安全防控對策

李飛龍

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司邵陽供電分公司，湖南 邵陽 422000）

0 引 言

10 kV配電系統(tǒng)中，充氣式開關(guān)柜是最為常見的一種設(shè)備，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在配電系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。10 kV配電系統(tǒng)主要由戶外開關(guān)柜和戶內(nèi)開關(guān)柜組成，戶外開關(guān)柜外的金屬外殼采用的是鋼結(jié)構(gòu)，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度，而戶內(nèi)開關(guān)柜則一般采用絕緣材料制成，具有較低的機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度。10 kV充氣式開關(guān)柜在實(shí)際運(yùn)行中有很多問題無法得到解決，相關(guān)電力工作單位需要對10 kV充氣式開關(guān)柜出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的處理措施，從而有效解決10 kV充氣式開關(guān)柜故障，提高供電可靠性。

1 10 kV充氣式開關(guān)柜常見的故障問題分析

1.1 絕緣損壞

在10 kV配電系統(tǒng)中，開關(guān)柜的絕緣性能是影響其運(yùn)行穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，如果開關(guān)柜的絕緣性能不佳，則會(huì)造成開關(guān)柜內(nèi)絕緣元件的損壞，從而引發(fā)故障。10 kV配電系統(tǒng)中主要采用的絕緣材料包括：金屬材質(zhì)，如鋼、銅等；非金屬材料，如玻璃、塑料等；有機(jī)絕緣材料，如聚乙烯、聚丙烯等。由于金屬材質(zhì)具有較高的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，因此比非金屬材質(zhì)更容易受到溫度的影響。在實(shí)際運(yùn)行過程中，絕緣性能較差的開關(guān)柜很容易發(fā)生絕緣損壞的故障[1]。

1.2 溫升超標(biāo)

溫升超標(biāo)是10 kV開關(guān)柜運(yùn)行過程中的一種常見故障，這種故障產(chǎn)生的主要原因是開關(guān)柜內(nèi)的溫升過高。如果溫升過高的情況長時(shí)間得不到改善，則會(huì)導(dǎo)致開關(guān)柜的絕緣材料出現(xiàn)老化現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成開關(guān)柜爆炸等嚴(yán)重事故。溫升超標(biāo)一般是由于以下幾種情況造成：（1）電纜頭接頭發(fā)熱；（2）電纜頭連接點(diǎn)接觸不良；（3）斷路器觸頭接觸不良；（4）斷路器觸頭氧化或燒損；（5）母線接頭發(fā)熱；（6）電纜接頭、母線、斷路器觸頭等發(fā)熱。

1.3 機(jī)械傳動(dòng)故障

由于10 kV充氣式開關(guān)柜一般都安裝在配電室內(nèi)，而配電室內(nèi)的空間非常狹小，且開關(guān)柜內(nèi)部的機(jī)械傳動(dòng)部分通常都會(huì)與地面接觸，因此容易對機(jī)械傳動(dòng)部分造成損傷。同時(shí)，由于一些雜物會(huì)對開關(guān)柜內(nèi)部的機(jī)械傳動(dòng)部分造成嚴(yán)重的損壞，因此在開關(guān)柜運(yùn)行過程中必須要加強(qiáng)對配電室內(nèi)部環(huán)境的保護(hù)。

1.4 短路接地故障

在10 kV配電系統(tǒng)中，短路接地故障是一種常見的故障，這種故障主要發(fā)生在開關(guān)柜內(nèi)的高壓斷路器和低壓斷路器。由于短路接地故障通常不會(huì)對開關(guān)柜內(nèi)的設(shè)備造成損壞，因此容易被忽視。在10 kV配電系統(tǒng)中，短路接地故障一般分為以下幾種。一是電氣接地故障，主要表現(xiàn)為母線或二次回路出現(xiàn)嚴(yán)重的發(fā)熱現(xiàn)象，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象。二是絕緣電阻降低故障，這類故障一般會(huì)引起絕緣電阻降低，當(dāng)絕緣電阻降低到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致斷路器不能正常分閘，如果這種現(xiàn)象長期持續(xù)下去就會(huì)導(dǎo)致斷路器發(fā)生誤操作事故。三是直流接地故障。當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)的高壓斷路器出現(xiàn)短路接地故障時(shí)，就會(huì)對開關(guān)柜的絕緣材料造成損壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)痖_關(guān)柜內(nèi)高壓斷路器爆炸事故。此外，如果10 kV配電系統(tǒng)中出現(xiàn)了相間短路現(xiàn)象，則會(huì)導(dǎo)致斷路器內(nèi)部的分、合閘回路出現(xiàn)短路現(xiàn)象，從而導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重的放電現(xiàn)象[2]。

2 10 kV充氣式開關(guān)柜的故障處理方法

2.1 絕緣損壞問題的處理方法

當(dāng)10 kV充氣式開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞的問題時(shí)，只能通過更換新的高壓氣體絕緣組件來解決問題，但是10 kV充氣式開關(guān)柜中高壓氣體絕緣組件的價(jià)格比較昂貴，而且還需要一定的操作技能，因此實(shí)際操作過程中很難保證設(shè)備運(yùn)行安全。此外，由于高壓氣體絕緣組件是由多個(gè)部件組成的，如果某個(gè)部件出現(xiàn)損壞，則將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備無法正常運(yùn)行[3]。因此，在10 kV充氣式開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞問題時(shí)，必須對設(shè)備進(jìn)行全面檢查，以確定其損壞部位，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。通常情況下，當(dāng)10 kV充氣式開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞問題時(shí)，應(yīng)該對設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，通過對開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在異?，F(xiàn)象，則確定高壓氣體絕緣組件有問題，然后再對高壓氣體絕緣組件進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有損壞的部件后，應(yīng)及時(shí)更換新的高壓氣體絕緣組件。此外，在10 kV充氣式開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞問題時(shí)，可以采用局部放電測量法對其進(jìn)行檢測，通過對10 kV充氣式開關(guān)柜的絕緣性能測試，可以有效降低10 kV開關(guān)柜故障發(fā)生的概率。

2.2 溫度過高故障診斷和處理

10 kV充氣式開關(guān)柜溫度過高的主要原因是斷路器內(nèi)部出現(xiàn)問題，造成斷路器溫度過高。在10 kV充氣式開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)中，斷路器是主要的散熱裝置，當(dāng)開關(guān)柜的溫度過高時(shí)，可以通過斷路器散熱來解決。為了有效解決10 kV充氣式開關(guān)柜溫度過高的問題，可以采取以下措施。第一，檢查斷路器的接線情況。10 kV充氣式開關(guān)柜出現(xiàn)溫度過高問題時(shí)，需要檢查斷路器的接線情況，防止出現(xiàn)接線錯(cuò)誤問題，避免因?yàn)榻泳€錯(cuò)誤而造成開關(guān)柜溫度過高。第二，加強(qiáng)對開關(guān)柜內(nèi)電器設(shè)備的維護(hù)。10 kV充氣式開關(guān)柜運(yùn)行時(shí)間較長后，電器設(shè)備會(huì)出現(xiàn)老化問題影響其正常工作，因此要加強(qiáng)對開關(guān)柜內(nèi)電器設(shè)備的維護(hù)工作，減少因電器設(shè)備老化而導(dǎo)致的開關(guān)柜溫度過高問題。第三，改變開關(guān)柜內(nèi)的空氣濕度。在實(shí)際運(yùn)行中，可以通過改變空氣濕度來解決10 kV充氣式開關(guān)柜溫度過高問題。第四，采用新型材料。10 kV充氣式開關(guān)柜溫度過高問題較難解決，對此可以采用新型材料來調(diào)整開關(guān)柜內(nèi)的溫度。新型材料具有較強(qiáng)的散熱性能，能夠有效降低開關(guān)柜內(nèi)的溫度，從而避免10 kV充氣式開關(guān)柜內(nèi)溫度過高。

2.3 機(jī)械傳動(dòng)故障處理

機(jī)械傳動(dòng)故障是指在10 kV充氣式開關(guān)柜運(yùn)行中出現(xiàn)的各種傳動(dòng)裝置不能正常運(yùn)行的問題，進(jìn)行處理時(shí)需要從以下幾個(gè)方面入手。第一，檢查機(jī)械傳動(dòng)裝置是否能夠正常運(yùn)行，通常情況下可以通過觀察機(jī)械傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)是否順暢來進(jìn)行判斷。如果傳動(dòng)過程中出現(xiàn)卡澀等情況，則說明傳動(dòng)裝置出現(xiàn)了故障，需要更換相應(yīng)的部件；如果出現(xiàn)不順暢的情況，則說明傳動(dòng)裝置的機(jī)械部分出現(xiàn)了損壞。第二，檢查機(jī)械傳動(dòng)裝置的使用情況。首先要檢查機(jī)械傳動(dòng)裝置的外觀是否存在磨損和裂紋等現(xiàn)象，如果有磨損或者裂紋，則需要及時(shí)更換部件；其次要對機(jī)械傳動(dòng)裝置的軸承進(jìn)行檢查，如果軸承出現(xiàn)損壞或者嚴(yán)重磨損的情況，則需要及時(shí)更換新的軸承；最后要檢查機(jī)械傳動(dòng)裝置內(nèi)部的軸承是否能夠正常運(yùn)行[4]。第三，在對機(jī)械傳動(dòng)裝置進(jìn)行檢查時(shí)，還要檢查機(jī)械傳動(dòng)裝置上的限位開關(guān)是否能夠正常工作。如果限位開關(guān)出現(xiàn)故障，則需要及時(shí)更換新的限位開關(guān)；檢查限位開關(guān)是否能夠正常動(dòng)作；檢查機(jī)械傳動(dòng)裝置是否能夠正常運(yùn)行；還要全面檢修10 kV充氣式開關(guān)柜。例如，當(dāng)10 kV充氣式開關(guān)柜在運(yùn)行中出現(xiàn)了無法正常操作、無法正常分合閘等故障時(shí)，需要對相關(guān)部件進(jìn)行檢修，并及時(shí)更換新部件，如果不能更換新部件，則需要更換10 kV充氣式開關(guān)柜。

2.4 短路接地故障問題處理

短路接地故障是指10 kV開關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)的一種不正常狀態(tài)，會(huì)使電力系統(tǒng)發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，同時(shí)也會(huì)對其他設(shè)備造成一定的影響。短路接地故障產(chǎn)生的原因有很多，但是最主要的原因是材料的絕緣效果下降。在10 kV開關(guān)柜運(yùn)行過程中，絕緣水平下降會(huì)造成開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生不正常的放電現(xiàn)象，并且絕緣水平下降到一定程度時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧現(xiàn)象，從而導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重的故障。因此，在10 kV開關(guān)柜運(yùn)行過程中必須保證其絕緣水平。

實(shí)際運(yùn)行中，如果10 kV開關(guān)柜發(fā)生短路接地故障，則會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部絕緣水平下降，因此當(dāng)發(fā)生短路接地故障時(shí)要對其進(jìn)行處理。首先，要檢查故障開關(guān)柜，確定故障點(diǎn)并進(jìn)行處理，如果發(fā)生了接地短路故障問題，則需要對接地開關(guān)和斷路器進(jìn)行檢修；如果是斷路器造成的短路故障，則需要更換斷路器或?qū)ζ溥M(jìn)行檢修，在更換斷路器時(shí)要保證其質(zhì)量良好、性能穩(wěn)定。其次，要檢查開關(guān)柜內(nèi)部，確定內(nèi)部是否存在問題，如果存在問題則需要更換或檢修開關(guān)柜內(nèi)部的絕緣材料。最后，在更換絕緣材料時(shí)需要注意選擇與原絕緣材料相同的材料，并且在更換時(shí)要保證絕緣性能良好，如果沒有上述條件，則需要采用其他方法來提高開關(guān)柜的絕緣水平。

2.5 防止高壓氣體泄漏的方法

由于10 kV充氣式開關(guān)柜在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高壓氣體泄漏的問題。實(shí)際工作中，要采取有效的措施防止高壓氣體泄漏。首先，在10 kV開關(guān)柜中設(shè)置泄壓閥。因?yàn)?0 kV開關(guān)柜的使用時(shí)間比較長，而且絕緣水平也比較高，所以存在泄漏現(xiàn)象。泄壓閥能有效阻止高壓氣體的泄漏，保證設(shè)備運(yùn)行的安全。其次，在10 kV開關(guān)柜中采用補(bǔ)償式真空斷路器。為了減少10 kV開關(guān)柜的漏率，可以采用補(bǔ)償式真空斷路器來代替原有的真空斷路器，因?yàn)檠a(bǔ)償式真空斷路器的氣室與主母線之間并沒有明顯的間隙，而且補(bǔ)償式真空斷路器可以進(jìn)行現(xiàn)場操作，通過這種方式能夠有效解決高壓氣體泄漏問題，保證10 kV開關(guān)柜的安全運(yùn)行。最后，加強(qiáng)對10 kV開關(guān)柜運(yùn)行狀況的檢查。實(shí)際運(yùn)行過程中，10 kV開關(guān)柜經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種問題，為了確保10 kV開關(guān)柜能夠安全運(yùn)行，必須加強(qiáng)檢查與維護(hù)。

3 10 kV充氣式開關(guān)柜的安全防控策略

3.1 做好日常巡查工作

要想保證10 kV開關(guān)柜的安全運(yùn)行，日常的巡視工作必不可少。在巡視時(shí)首先要注意開關(guān)柜運(yùn)行中是否有異常聲音，若有異常聲音，則需要仔細(xì)查看開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)是否正常；若有異常情況，則需及時(shí)采取措施。另外，還需注意開關(guān)柜外部是否存在異常現(xiàn)象，如果有異常，則要立即停止運(yùn)行并及時(shí)采取措施。此外，在巡視時(shí)還要注意以下幾點(diǎn)：一是各接地刀是否存在松動(dòng)或脫落現(xiàn)象；二是絕緣子是否存在損傷或出現(xiàn)破損現(xiàn)象；三是接地刀閘和隔離開關(guān)是否存在過熱或發(fā)出異常聲音。

3.2 倒閘操作時(shí)注意觀察設(shè)備狀態(tài)

首先，當(dāng)操作人員對10 kV開關(guān)柜進(jìn)行倒閘操作時(shí)，需要將10 kV開關(guān)柜的斷路器拉至合閘位置，并按下10 kV斷路器的分閘操作按鈕，這一過程中要確保開關(guān)柜處于合閘狀態(tài)。其次，當(dāng)操作人員在對10 kV開關(guān)柜進(jìn)行合閘操作時(shí)，需要對開關(guān)柜的電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行觀察，如果發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜運(yùn)行中出現(xiàn)異常情況，則應(yīng)立即停止操作。再次，當(dāng)操作人員對10 kV開關(guān)柜進(jìn)行倒閘操作時(shí)，要將斷路器和隔離開關(guān)的合閘口拉開，并檢查隔離開關(guān)的機(jī)械閉鎖是否正確。最后，在進(jìn)行10 kV開關(guān)柜分閘和合閘時(shí)，還應(yīng)對其周圍環(huán)境進(jìn)行檢查。如果發(fā)現(xiàn)有異常情況存在，則應(yīng)立即停止分合閘操作[5]。

3.3 加強(qiáng)人員的安全工作意識(shí)

要想加強(qiáng)10 kV開關(guān)柜的安全防控工作，必須加強(qiáng)人員的安全意識(shí)，讓他們樹立起正確的安全生產(chǎn)意識(shí)，對10 kV開關(guān)柜進(jìn)行定期的巡視檢查。10 kV開關(guān)柜是一種設(shè)備，在運(yùn)行過程中因?yàn)槭艿江h(huán)境等因素影響，也會(huì)出現(xiàn)一些問題，這就需要工作人員加強(qiáng)日常巡視檢查，發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)解決。對于工作中容易出現(xiàn)的一些安全問題，要采取有效的預(yù)防措施，制定出相應(yīng)的操作流程，明確各個(gè)操作步驟以及注意事項(xiàng)，并且要對工作人員進(jìn)行安全教育，使他們能夠熟練掌握工作技能以及操作流程，以便在實(shí)際操作過程中能夠迅速應(yīng)對各種突發(fā)狀況。

4 結(jié) 論

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)也在不斷加強(qiáng)，越來越多的用戶對供電可靠性的要求越來越高。電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定，而電力系統(tǒng)中起著樞紐作用的10 kV開關(guān)柜是電力系統(tǒng)中不可或缺的重要設(shè)備之一，因此做好10 kV開關(guān)柜的安全防控工作就顯得尤為重要。