10千伏開(kāi)關(guān)柜故障及防范措施

【摘要】作為電力系統(tǒng)的基本裝置，高壓開(kāi)關(guān)柜對(duì)于保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性具有重要作用。本文首先介紹了10kV開(kāi)關(guān)柜的常見(jiàn)故障，然后具體探討了10kV開(kāi)關(guān)柜的故障防范措施，以期為相關(guān)技術(shù)與研究人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】10kV；開(kāi)關(guān)柜；故障；防范

開(kāi)關(guān)柜的使用不僅能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，還能在不同故障狀態(tài)下采取斷開(kāi)連接動(dòng)作，對(duì)于保證工作人員與設(shè)備的安全也具有重要作用。然而在實(shí)際運(yùn)行中，由于接觸不良或設(shè)計(jì)缺陷等原因，開(kāi)關(guān)柜經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)絕緣失效、導(dǎo)電回路發(fā)熱等故障問(wèn)題，這在一定程度上影響了開(kāi)關(guān)柜的工作質(zhì)量及使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)故障問(wèn)題。因此，加強(qiáng)有關(guān)10kV開(kāi)關(guān)柜故障及防范措施的研究，對(duì)于改善高壓開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、10kV開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障問(wèn)題

1、絕緣故障

絕緣水平主要與絕緣處理電壓、絕緣強(qiáng)度及限壓措施有關(guān)。開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)的絕緣故障主要有外地絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿，瓷瓶套管擊穿、電容套管污閃、閃絡(luò)、爆炸，雷電過(guò)電壓閃絡(luò)擊穿，內(nèi)絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿，提升桿閃絡(luò)，相間絕緣閃絡(luò)擊穿，CT爆炸，擊穿、閃絡(luò)，瓷瓶斷裂等。

2、誤動(dòng)、拒動(dòng)故障

誤動(dòng)與拒動(dòng)故障問(wèn)題是高壓開(kāi)關(guān)柜故障最常見(jiàn)的故障問(wèn)題，其形成原因有兩個(gè)方面：一方面是因?yàn)檩o助回路與電氣控制回路問(wèn)題，其主要表現(xiàn)有輔助開(kāi)關(guān)不能正常切換，由于轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)失效或機(jī)構(gòu)卡澀引起分合閘線圈燒毀，端子出現(xiàn)松動(dòng)，合閘接觸器、操作電源、微動(dòng)開(kāi)關(guān)故障，二次接線接觸老化、接線失誤等；另一方面可能是因?yàn)閭鲃?dòng)系統(tǒng)與操動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生機(jī)械故障引起的，其主要表現(xiàn)有分合閘的鐵芯出現(xiàn)卡澀及松動(dòng)，機(jī)構(gòu)損壞而出現(xiàn)卡澀，軸銷松動(dòng)，部件出現(xiàn)位移變現(xiàn)、脫扣失效等。[1]

3、開(kāi)關(guān)柜發(fā)熱

通常情況下開(kāi)關(guān)柜都會(huì)出現(xiàn)輕度的發(fā)熱現(xiàn)象，若開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱或?qū)щ娀芈吠瑫r(shí)發(fā)熱，則表明開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)故障。一般導(dǎo)體熱量散發(fā)主要通過(guò)導(dǎo)電回路散熱與發(fā)熱兩種途徑，當(dāng)導(dǎo)電回路的發(fā)熱比散熱高時(shí)，高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度便會(huì)增加，若上升溫度高于設(shè)定溫升時(shí)，開(kāi)關(guān)柜就會(huì)出現(xiàn)局部過(guò)熱問(wèn)題，在局部發(fā)熱影響下，其形成的瞬時(shí)能量會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生。已知電阻與發(fā)熱功率之間的計(jì)算公式為：P=I*I*R，從公式中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電阻增大時(shí)發(fā)熱功率也會(huì)增加啊，其產(chǎn)生熱量就會(huì)較多，所以按照理論在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量增導(dǎo)體的橫截面積，然而實(shí)際運(yùn)行中，為節(jié)省材料成本通常會(huì)將導(dǎo)體橫截面積設(shè)計(jì)的較小，所以當(dāng)電阻率較高時(shí)，導(dǎo)體會(huì)出現(xiàn)過(guò)高的生熱問(wèn)題；另外，由于發(fā)熱功率與導(dǎo)體電流的平方成正比，當(dāng)電流較小時(shí)發(fā)熱功率較低，若電流迅速增加，發(fā)熱功率便會(huì)呈指數(shù)增大，過(guò)熱及更嚴(yán)重事故問(wèn)題便會(huì)發(fā)生。開(kāi)關(guān)柜發(fā)熱故障主要有兩種：

（1）導(dǎo)體發(fā)熱。導(dǎo)體發(fā)熱主要出現(xiàn)在開(kāi)關(guān)柜的部分母線中。在主母線運(yùn)行時(shí)，由于負(fù)荷電流過(guò)大，主母線的發(fā)熱功率就會(huì)較高，當(dāng)其超出額定功率值時(shí)就會(huì)引起導(dǎo)體發(fā)熱故障。目前國(guó)內(nèi)主母線制造主要采用銅質(zhì)或鋁質(zhì)材料，而銅、鋁中通常含有較多的雜質(zhì)，其電阻率要高于正常的材料，且在發(fā)熱時(shí)，雜質(zhì)還會(huì)造成熱量集中，增加導(dǎo)體過(guò)熱故障發(fā)生的可能。

（2）導(dǎo)電回路過(guò)熱。接頭接觸質(zhì)量較差是導(dǎo)電回路過(guò)熱故障發(fā)生的主要原因。在主變總開(kāi)關(guān)大電流回路中，接觸不良會(huì)引起熱量過(guò)度集聚，引起回路局部過(guò)熱。而接頭接觸質(zhì)量較差的原因有接線板連接口制作粗糙，未做精細(xì)處理，造成電能輸送存在障礙。[2]

4、開(kāi)斷與閉合故障

此種故障問(wèn)題主要由斷路器本體引起，在少油斷路器中故障主要表現(xiàn)為閉合爆炸、滅弧室損壞、噴油短路、開(kāi)斷性能差等；在真空斷路器中故障主要表現(xiàn)為切電容器組重燃、波紋管與滅弧室發(fā)生滲漏、陶瓷管損毀、真空度降低等。

5、載流故障

載流故障發(fā)生的原因可能是由于開(kāi)關(guān)柜的隔離插頭接觸質(zhì)量較差而引起觸頭燒融所致。

二、10kV開(kāi)關(guān)柜故障防范措施

1、加強(qiáng)運(yùn)行管理

（1）在定期檢修時(shí)要觀察隔離開(kāi)關(guān)法蘭及絕緣子瓷件是否出現(xiàn)裂紋問(wèn)題，在夜間巡視時(shí)應(yīng)當(dāng)觀察瓷件是否出現(xiàn)異常電暈現(xiàn)象；（2）當(dāng)斷路器發(fā)生動(dòng)作斷開(kāi)故障電流時(shí)，維護(hù)人員應(yīng)及時(shí)對(duì)斷路器進(jìn)行常規(guī)檢查；（3）在10kV開(kāi)關(guān)柜的斷路器工作時(shí)，若發(fā)生啟動(dòng)操作機(jī)構(gòu)壓力過(guò)高造成斷路器分合閘閉鎖、SF6斷路器氣體壓力過(guò)低、油斷路器油量不足等問(wèn)題時(shí)，要停止對(duì)斷路器進(jìn)行操作；（4）在實(shí)施隔離開(kāi)關(guān)倒閘操作時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)作情況進(jìn)行全面監(jiān)控，若出現(xiàn)卡澀故障則應(yīng)立即分析原因處理，且避免出現(xiàn)強(qiáng)行操作；（5）當(dāng)斷路器對(duì)故障線路進(jìn)行強(qiáng)送時(shí)，要對(duì)斷路器的工作狀況進(jìn)行檢查。[3]

2、做好定期管理維護(hù)

應(yīng)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況制定合理的檢修計(jì)劃，定期進(jìn)行隱患消除；設(shè)備檢修后要進(jìn)行整定測(cè)試，做好保護(hù)接線、操作機(jī)構(gòu)整定值及壓板位置的檢查管理，避免由于維護(hù)不當(dāng)引發(fā)設(shè)備事故；在設(shè)備檢查時(shí)若發(fā)現(xiàn)設(shè)備工作異常，要觀察設(shè)備的溫度、振動(dòng)、顏色、氣味、聲音等運(yùn)行指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行診斷測(cè)試；要對(duì)光字牌、表計(jì)、音響、信號(hào)等監(jiān)控設(shè)備發(fā)生的異常問(wèn)題進(jìn)行全面分析，瞬時(shí)故障問(wèn)題要做好監(jiān)測(cè)預(yù)防；要對(duì)設(shè)備缺陷進(jìn)行跟蹤監(jiān)視，掌控缺陷故障問(wèn)題的發(fā)展規(guī)律；對(duì)于剛安裝好的設(shè)備加強(qiáng)調(diào)試，確保施工及檢測(cè)質(zhì)量；要采用紅外測(cè)溫儀等專用設(shè)備對(duì)開(kāi)關(guān)柜的導(dǎo)電回路進(jìn)行帶電測(cè)溫，若出現(xiàn)溫升變化過(guò)快的情況應(yīng)調(diào)整此臺(tái)開(kāi)關(guān)柜的符合，以防止溫升升高過(guò)快。

3、提高性能設(shè)計(jì)與安全設(shè)計(jì)水平

（1）繼電保護(hù)裝置作為電力系統(tǒng)的重要保護(hù)結(jié)構(gòu)，在開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行操作；在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中要根據(jù)工作需要改進(jìn)繼電器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提高其運(yùn)行質(zhì)量其水平；當(dāng)斷路器容量較低時(shí)要立即更換繼電器，并重新設(shè)計(jì)規(guī)劃中要參數(shù)值，以此改善系統(tǒng)工作效率。（2）安全設(shè)計(jì)是開(kāi)關(guān)柜的重要設(shè)計(jì)原則及標(biāo)準(zhǔn)。具體措施有：在采用負(fù)荷絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，要做好各類絕緣材料介電常數(shù)的配合，以避免有害氣體及煙霧對(duì)母線的影響；高壓開(kāi)關(guān)柜的不同相導(dǎo)體間及對(duì)地空氣間的間隔距離應(yīng)當(dāng)保持在125mm以上。

4、重視爬電比距設(shè)計(jì)

爬電比距是指電力設(shè)備外絕緣的爬電距離與最高工作電壓之間的比值。爬電現(xiàn)象的發(fā)生與電弧長(zhǎng)度受到的電壓、空氣濕度及污穢面積大小等有關(guān)。在開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)時(shí)，要加強(qiáng)爬電比距的設(shè)計(jì)，只有其在規(guī)定要求標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，才能為供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全提供保障。目前爬電比距的設(shè)計(jì)有嚴(yán)格的規(guī)定，要求高壓開(kāi)關(guān)柜的不同之間的外緣爬電比距應(yīng)在18mm/kV以上，有機(jī)絕緣應(yīng)當(dāng)在20mm/kV以上。為符合標(biāo)準(zhǔn)，在開(kāi)關(guān)柜安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格審核配件類型及規(guī)格，以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量；由于狀態(tài)檢修技術(shù)的不斷發(fā)展，供電系統(tǒng)基本不存在停電情況，對(duì)于開(kāi)關(guān)母線的清潔處理便很難開(kāi)展，因此，室內(nèi)結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)柜絕緣材料與穿柜套管的防污等級(jí)應(yīng)比原有的高一級(jí)，應(yīng)在污穢等級(jí)III級(jí)以上，且爬距應(yīng)高于2.5cm/kV。[4]

5、其他控制要點(diǎn)

（1）10kV開(kāi)關(guān)柜在金屬封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜的動(dòng)靜觸頭間，應(yīng)使用非金屬、阻燃材料的絕緣隔板以避免渦流與柜體發(fā)熱等問(wèn)題的發(fā)生；（2）在10kV開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用性能優(yōu)越的帶電顯示裝置，且能直接采用動(dòng)靜觸頭進(jìn)行紅外測(cè)溫，以促進(jìn)對(duì)開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)；（3）10kV開(kāi)關(guān)柜的觀察孔應(yīng)設(shè)置在欠當(dāng)位置，以便能進(jìn)行直接觀測(cè)，其接地開(kāi)關(guān)與隔離開(kāi)關(guān)的分合閘操作位置應(yīng)當(dāng)明顯可靠。

結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)關(guān)柜的故障處理質(zhì)量將直接影響開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行質(zhì)量和使用壽命，因此，相關(guān)技術(shù)與維護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)10kV開(kāi)關(guān)柜故障及防范措施的研究，總結(jié)開(kāi)關(guān)柜故障發(fā)生規(guī)律及有效運(yùn)行管理措施，以逐步改善10kV開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行質(zhì)量與水平。