10 kV環(huán)網(wǎng)柜的常見(jiàn)故障和預(yù)控措施

羅順熹

摘??要：在電力系統(tǒng)中，10?kV環(huán)網(wǎng)柜具有重要作用，一旦發(fā)生故障，將直接影響用戶的正常生產(chǎn)、生活。通過(guò)分析10?kV環(huán)網(wǎng)柜出線電纜故障，歸納其主要故障，并有針對(duì)性地提出一些預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng);環(huán)網(wǎng)柜;常見(jiàn)故障;預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TM732??????????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.134

在我國(guó)的城鄉(xiāng)電網(wǎng)中，10?kV供電系統(tǒng)是一個(gè)重要的中低壓供電節(jié)點(diǎn)，其穩(wěn)定性直接關(guān)系到電力企業(yè)的安全供電和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。10?kV環(huán)網(wǎng)柜作為基礎(chǔ)環(huán)網(wǎng)柜，具有高效、簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，在城市電網(wǎng)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。為了充分了解環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)行情況，減少事故的發(fā)生，本文分析了環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行中的常見(jiàn)故障，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

1??10?kV環(huán)網(wǎng)柜概述

一般來(lái)說(shuō)，配電線路運(yùn)行通常采用小容量、多分段的環(huán)網(wǎng)開(kāi)環(huán)方式，其優(yōu)點(diǎn)在于不僅能夠滿足電能質(zhì)量的需要，還能提高供電系統(tǒng)的安全、可靠性。圖1為環(huán)網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)，其以主線、副線環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，利用內(nèi)置開(kāi)關(guān)的高壓分支箱替換原有的環(huán)網(wǎng)柜。

圖1??主、副線帶開(kāi)關(guān)的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1.1??環(huán)網(wǎng)柜的組成

環(huán)網(wǎng)柜作為高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備，其功能在于可進(jìn)行環(huán)網(wǎng)供電，通常被設(shè)置在鋼板金屬柜體之中，或者為拼裝間隔式的環(huán)網(wǎng)供電單元，負(fù)荷開(kāi)關(guān)和熔斷器是其核心組成部分。

1.2??環(huán)網(wǎng)柜的特點(diǎn)

環(huán)網(wǎng)柜的特點(diǎn)主要有：①為抵御室外惡劣的運(yùn)行環(huán)境，環(huán)網(wǎng)柜在設(shè)計(jì)之初就采用了全絕緣和全封閉的結(jié)構(gòu)，以滿足實(shí)際需求;②環(huán)網(wǎng)柜不僅體積小，而且重量輕，其原因就在于柜內(nèi)所有部件排列秩序緊湊，從而有效提高了環(huán)網(wǎng)柜的利用率和工作效率;③與其他電氣設(shè)備相比，環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，安裝過(guò)程也較為簡(jiǎn)單，而且在實(shí)際運(yùn)行中便于操作，安全性、可靠性較高，即使發(fā)生故障，維修也比較容易。

1.3??環(huán)網(wǎng)柜的分類

空氣絕緣和SF6絕緣是環(huán)網(wǎng)柜較為常用的方式，二者主要功能一致，即皆可分合負(fù)荷電流，也能開(kāi)斷變壓器空載電流和短路電流。電纜線路的充電電流和一定距離的線路架空能夠有效控制電力系統(tǒng)，確保其正常運(yùn)行。無(wú)論是環(huán)網(wǎng)供電，還是終端供電，環(huán)網(wǎng)柜的作用至關(guān)重要。在環(huán)網(wǎng)柜中，其負(fù)荷開(kāi)關(guān)通常為切斷負(fù)荷、隔離電路、可行靠接地三工位，而SF6式、產(chǎn)氣式和壓氣式負(fù)荷開(kāi)關(guān)可確保三工位的實(shí)現(xiàn)。

2??10?kV環(huán)網(wǎng)柜的常見(jiàn)故障

2.1??電纜問(wèn)題

長(zhǎng)期以來(lái)，電纜接頭是設(shè)備安裝過(guò)程中比較突出的一個(gè)問(wèn)

題。就國(guó)內(nèi)目前情況來(lái)說(shuō)，進(jìn)口的箱式環(huán)網(wǎng)柜和電纜連接器，其設(shè)計(jì)風(fēng)格多為歐式，優(yōu)點(diǎn)在于其采用單芯的電纜結(jié)構(gòu)，便于安裝固定，不僅排除了電纜與套管之間的扭轉(zhuǎn)力矩，也確保了套管終端裝置的貼合性，從而有效降低了事故發(fā)生率;與之相反，國(guó)內(nèi)的三芯電纜，不僅安裝復(fù)雜，而且電纜的連接也常常出現(xiàn)問(wèn)題。

三芯電纜只能夠?qū)﹄娎|的外護(hù)套進(jìn)行固定，而單相固定的可靠性較差，因此連接后，在電纜自身重力的作用下，加上電源擺動(dòng)的影響，電纜保護(hù)套會(huì)受到來(lái)自單相的扭矩作用。在三芯電纜的安裝過(guò)程中，其扭動(dòng)電纜通常需要借助于外力。而在環(huán)網(wǎng)之中，單芯電纜滿足對(duì)電纜高度和面積的要求。受長(zhǎng)度所限，電纜安裝的核心階段對(duì)精度的要求較高，因此，必須加大調(diào)整力度，以免套管破裂，并防止其他事故的產(chǎn)生。

電纜較為普遍的問(wèn)題有以下兩種。

2.1.1??環(huán)網(wǎng)柜與三芯電纜連接處故障

在安裝過(guò)程中，三芯電纜通常要核對(duì)程序，其固定需要借助外力扭動(dòng)，從而導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力的產(chǎn)生，并在安裝后逐步釋放出來(lái)。套管受到恢復(fù)力矩的作用，致使其出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成高壓短路。

2.1.2??環(huán)網(wǎng)柜電纜頭處故障

環(huán)網(wǎng)柜體積較小，且小室空間不大，因此，其制作電纜接頭的工藝水準(zhǔn)要求較高。一旦導(dǎo)體、屏蔽層和半導(dǎo)體未得到妥善處理，使電纜接頭爬電距離未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)導(dǎo)致電纜被擊穿。

2.2??絕緣問(wèn)題

由于某些不確定原因，經(jīng)過(guò)多次開(kāi)關(guān)操作后，極易使絕緣板與導(dǎo)電體之間產(chǎn)生松動(dòng)，影響其固定性。由于線路受到振動(dòng)的沖擊會(huì)產(chǎn)生間歇性的放電，加之環(huán)網(wǎng)柜中的各電氣元件均處于密閉環(huán)境，因而難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，也無(wú)法確定故障段，導(dǎo)致放電產(chǎn)生的電流擊穿隔熱板而釀成事故。發(fā)生絕緣問(wèn)題時(shí)，持續(xù)地放電也會(huì)使電流互感器外絕緣發(fā)生閃絡(luò)，進(jìn)而出現(xiàn)相間或相對(duì)短路。在柜體內(nèi)的小室中，由于各部件未被分離，電弧會(huì)沖擊裸露在外的母線，所以不能放松對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的檢測(cè)，應(yīng)及時(shí)處理安全隱患。

2.3??母線連接故障

具有全絕緣和屏蔽等特點(diǎn)的插拔式硅橡膠連接器，其導(dǎo)電可靠性較高，且受周圍環(huán)境影響極小。在實(shí)際工作中，可根據(jù)需要任意連接組合，因此，環(huán)網(wǎng)柜擴(kuò)展母線得到了廣泛的應(yīng)用。但一旦氣體發(fā)生泄漏，就會(huì)導(dǎo)致環(huán)網(wǎng)柜的絕緣水平降低，滅弧能力也隨之下降，從而造成母線連接發(fā)生故障和絕緣擊穿。

3??10?kV環(huán)網(wǎng)柜故障的預(yù)控措施

3.1??環(huán)網(wǎng)柜的維護(hù)

無(wú)論是充氣柜開(kāi)關(guān)，還是環(huán)網(wǎng)柜的模塊設(shè)計(jì)，均處于封閉

狀態(tài)。為不受外部環(huán)境的影響，其所有開(kāi)關(guān)和帶電元件都設(shè)置于密閉的殼體中，其優(yōu)點(diǎn)在于不僅保證了線路運(yùn)行的可靠性，也保護(hù)了操作人員的人身安全。關(guān)于環(huán)網(wǎng)柜的維護(hù)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①主干網(wǎng)上應(yīng)最低程度使用分支箱。原因在于其雖具有操作簡(jiǎn)單、接線靈活的優(yōu)點(diǎn)，但作為電纜輸電線路的節(jié)點(diǎn)，分支箱僅僅起電纜的分支作用，而不能調(diào)節(jié)所有的線路。②應(yīng)配置連接于母線上的PT。原因在于其不僅是電動(dòng)操作的電源，而且也是配電網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控終端的電源。③回路數(shù)要預(yù)留充分。在環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱以及環(huán)網(wǎng)型箱式變壓器中，要預(yù)留出一定數(shù)量的線路，也可開(kāi)斷主干電纜，以并進(jìn)新的環(huán)網(wǎng)柜。④為及時(shí)、準(zhǔn)確查找事故故障段，實(shí)現(xiàn)配電線路的自動(dòng)化，可將故障顯示器設(shè)置于電纜線路的一側(cè)。

3.2??電纜連接問(wèn)題對(duì)策

對(duì)電纜環(huán)網(wǎng)柜的高度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，共箱式環(huán)網(wǎng)柜的內(nèi)部連接受制于柜體空間大小，因此，只要提升環(huán)網(wǎng)柜臺(tái)的高度，就可以使安裝環(huán)境得到有效改善。這樣一來(lái)，不僅保證了電纜護(hù)套部位處于適當(dāng)空間，也可調(diào)整電纜芯的長(zhǎng)度，使其與連接器匹配。

充分考慮套管接觸面的導(dǎo)電能力。如果電纜連接部位發(fā)生故障，將導(dǎo)致接線端子部位接觸不良，導(dǎo)電面積也將隨之縮減。當(dāng)導(dǎo)電部件處于密閉的環(huán)網(wǎng)柜絕緣套內(nèi)時(shí)，由于熱量無(wú)法迅速消除會(huì)產(chǎn)生降容問(wèn)題，一旦有較高電流通過(guò)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致高溫故障。因此，為避免該類事故的發(fā)生，及時(shí)排除所產(chǎn)熱量，10?kV環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)應(yīng)采用外徑32?mm的銅管，所用電纜的截面面積應(yīng)達(dá)到240?mm2或300?mm2。

4??絕緣問(wèn)題的處理措施

要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部部件的絕緣問(wèn)題，以降低事故發(fā)生率。在安裝設(shè)備時(shí)，應(yīng)提升母線的絕緣性能，室內(nèi)盡量采用絕緣性能較好的材料。在環(huán)網(wǎng)柜中，其導(dǎo)電體對(duì)相間和地的空氣距離不能低于125?mm，絕緣材料的爬距不能低于230?mm，而瓷器部件也不能低于210?mm。與此同時(shí)，對(duì)絕緣重點(diǎn)部件，例如支座絕緣子、斷路器和支持絕緣子等，應(yīng)給予高度關(guān)注，明確其放電多發(fā)位置。

5??結(jié)束語(yǔ)

環(huán)網(wǎng)柜故障多半是由安排設(shè)置不合理或操作不當(dāng)引起的，因此，必須按照相關(guān)規(guī)范，結(jié)合實(shí)際，認(rèn)真、細(xì)致地進(jìn)行相關(guān)操作，以降低故障率，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。配電網(wǎng)管理人員一旦檢查出故障，就要及時(shí)處理，以提升供電系統(tǒng)的維護(hù)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]張艷萍.10?kV環(huán)網(wǎng)柜維護(hù)中的常見(jiàn)問(wèn)題探討[J].科技傳播，2010，27（13）：214-216.

[2]馬永福.淺談10?kV高壓開(kāi)關(guān)柜的檢修維護(hù)[J].機(jī)電信息，2013，24（09）：120-122.

〔編輯：王霞〕

10?kV?Ring?Main?Unit?Common?Faults?and?Pre-control?Measures

Luo?Shunxi

Abstract：?In?the?power?system，?10?kV?ring?main?unit?has?an?important?role?in?the?event?of?failure，?it?will?directly?affect?the?users?normal?production?and?life.?By?analyzing?the?10?kV?ring?main?unit?outlet?cable?fault，?summarized?its?main?fault，?and?puts?forward?some?preventive?measures.

Key?words：?power?systems;?ring?main?unit;?troubleshooting;?precautions