10KV高壓開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障與檢修維護(hù)淺析

王文龍

大唐三門(mén)峽發(fā)電有限責(zé)任公司

引言

電力企業(yè)若要達(dá)到10kV高壓開(kāi)關(guān)柜穩(wěn)定性、安全性控制的目的，則應(yīng)以可行性管理制度的構(gòu)建為導(dǎo)向，通過(guò)對(duì)操作人員綜合素質(zhì)、技術(shù)水平、安全意識(shí)的強(qiáng)化，嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行各項(xiàng)操作。伴隨電力系統(tǒng)改革工作的逐步完善化，致使 10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜在電力領(lǐng)域中應(yīng)用范圍得以全面化、廣泛化。其中，10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜既是對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的維護(hù)，還可在系統(tǒng)故障發(fā)生時(shí)，對(duì)相鄰設(shè)備予以斷開(kāi)，以此保證電力設(shè)備、操作人員的安全。但是，結(jié)合電力企業(yè)當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)其關(guān)于10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜故障判斷和處理等層面仍存在較大不足，從而對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性運(yùn)行條件造成影響。

1、10kV高壓開(kāi)關(guān)裝置種類及特點(diǎn)

當(dāng)前我國(guó)電力市場(chǎng)上使用的10kV高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)備的類型豐富多樣，其運(yùn)行的方式也是各種各樣的，但是其主要的類型可以分為以下幾種：(1)固定式的高壓開(kāi)關(guān)柜。它的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性較好，靈活性比較高；但是其缺點(diǎn)其一是內(nèi)部構(gòu)造比較復(fù)雜，不容易操作，其二是占地面積較大，不方便安放。這種類型的裝置通常用于辦公空間較大的地方，比如像廠區(qū)或者礦區(qū)。(2)箱體式的高壓開(kāi)關(guān)柜。這種類型的裝置較比上一種來(lái)說(shuō)它的體積小了很多，同時(shí)也便于安裝。但是它的缺點(diǎn)是散熱性慢，無(wú)法用于超大負(fù)荷的系統(tǒng)中且不能長(zhǎng)時(shí)間使用。它主要是用于電壓負(fù)荷較小的戶外用電環(huán)境中。(3)中置的高壓開(kāi)關(guān)柜。這種類型的裝置也稱為金屬鎧裝中置移開(kāi)式開(kāi)關(guān)設(shè)備。常見(jiàn)的10kV開(kāi)關(guān)高壓柜裝置型號(hào)有KYN-28、KYN44-12等，其主要用于發(fā)電廠、工礦企事業(yè)等地方，它的特點(diǎn)是體積小，工作效率高。(4)環(huán)網(wǎng)式的高壓開(kāi)關(guān)柜。這種常見(jiàn)的型號(hào)有HXGN17-12環(huán)網(wǎng)柜，主要的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低以及體積小，常常用于城市居民小區(qū)、鐵路、機(jī)場(chǎng)以及高層建筑物等地方。

2、10kV配電線路常見(jiàn)故障原因分析

2.1、短路故障

短路故障是10kV配電線路常見(jiàn)的故障之一，尤其是在夏季，由于夏季經(jīng)常會(huì)遇到雷雨天氣，雷電中蘊(yùn)涵強(qiáng)大電路電流，會(huì)對(duì)10kV配電線路的絕緣層造成很大的損失，一旦絕緣層發(fā)生破壞就為短路故障提供了可能。10kV配電線路經(jīng)常也會(huì)受到外力的影響，比如：大風(fēng)、雪雨都會(huì)造成配電線路發(fā)生劇烈的動(dòng)蕩，使得配電線路經(jīng)常發(fā)碰撞、斷裂、交叉從而促使短路故障的發(fā)生。

2.2、接地故障

10kV配電線路中也經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，造成單相接地故障主要的原因是配電線路的斷線落在地上，或者搭接在塔架上從而發(fā)生單相接地故障。導(dǎo)線沒(méi)有連接好，在大風(fēng)或者振動(dòng)的作用下也會(huì)發(fā)生單相接地故障的發(fā)生。10kV配電線路經(jīng)常要穿過(guò)樹(shù)林或者建筑，如果對(duì)周?chē)臉?shù)木沒(méi)有進(jìn)行徹底的清理，就會(huì)導(dǎo)致樹(shù)木和導(dǎo)線連為一體，從而發(fā)生單相接地故障。一旦發(fā)生單相接地故障，如果沒(méi)有及時(shí)的處理就會(huì)造成供電設(shè)備的損壞。而且，還會(huì)產(chǎn)生很大的諧振電壓，對(duì)10kV配電線路絕緣層造成很大的損壞。

2.3、線路過(guò)流跳閘的故障

10kV配電線路在正常運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生相間短路的現(xiàn)象，如果沒(méi)有及時(shí)尋找到相間短路的位置，就會(huì)在發(fā)生相間短路處和變電站之間的配電線路中產(chǎn)生很大的電流，如果配電線路中產(chǎn)生電流超過(guò)額定電流，就會(huì)立即啟動(dòng)繼電保護(hù)裝置，就會(huì)產(chǎn)生線路跳閘。線路過(guò)流跳閘的故障是10kV配電線路中造成影響最大的故障，因?yàn)榘l(fā)生故障時(shí)很難找到故障點(diǎn)，往往需要一段一段的排查才能找出發(fā)生故障的故障點(diǎn)。如果配電線路的直徑比較小，就會(huì)給線路帶來(lái)一定的障礙，如果長(zhǎng)時(shí)間找不到發(fā)生故障的故障點(diǎn)，就會(huì)導(dǎo)致配電線路發(fā)熱，引起過(guò)流跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。

2.4、操作不當(dāng)引發(fā)的故障

高壓開(kāi)關(guān)柜的安裝操作、檢修維護(hù)，都需要專業(yè)人員進(jìn)行或在其陪同下進(jìn)行，這些工作都需要認(rèn)真仔細(xì)進(jìn)行。如果在最初高壓開(kāi)關(guān)柜安裝時(shí)不認(rèn)真仔細(xì)，電線接觸不夠緊密，電纜絕緣層被損壞，電纜頭內(nèi)部充有氣體進(jìn)去，屏蔽層接地不良等，安裝操作不到位，在安裝完畢后沒(méi)有檢查，就會(huì)在日后運(yùn)行中埋下許多安全隱患，這也是高壓開(kāi)關(guān)柜故障頻發(fā)的原因之一。另外，在實(shí)際操作中，電壓電流非常大，這種情況時(shí)常會(huì)使開(kāi)關(guān)和柜體發(fā)生相對(duì)的位移差，從而增加電阻，更為嚴(yán)重的情況會(huì)引起爆炸。操作中的誤動(dòng)、拒動(dòng)，有可能就破壞了高壓開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)完整性。

3、10kV高壓開(kāi)關(guān)柜故障防范措施

3.1、合理控制材料選型

在進(jìn)行10kV高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)期間，應(yīng)對(duì)其故障排查、防范等工作內(nèi)容予以高度重視，即將潛在安全隱患排除于根本。在此過(guò)程中，高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)元件包含斷路器和柜體等，于具體選型環(huán)節(jié)，應(yīng)對(duì)元件性能、質(zhì)量等指標(biāo)予以深入研究，如對(duì)元件穩(wěn)定性、可靠性條件的思考。同時(shí)，還應(yīng)在柜體元件分布中，結(jié)合對(duì)客戶需求的明確，以材料的科學(xué)選擇與組裝為前提，為其提供更為安全且穩(wěn)定的運(yùn)行條件，如變電站和開(kāi)閉所中對(duì)進(jìn)口元件的運(yùn)用。

3.2、強(qiáng)化安全防護(hù)管控

以電力企業(yè)的層面來(lái)講，“安全”作為永恒話題，是企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的必經(jīng)課題，更是操作人員崗位作業(yè)的前提。若要妥善實(shí)現(xiàn)對(duì)10kV高壓開(kāi)關(guān)柜穩(wěn)定性、安全性的把控，則應(yīng)以相鄰導(dǎo)體、地面凈距為依據(jù)，遵循相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中，在電力行業(yè)中，10kV高壓開(kāi)關(guān)柜空氣間隙、相鄰間距不應(yīng)低于125mm;若電力系統(tǒng)中涉及負(fù)荷絕緣結(jié)構(gòu)，則應(yīng)對(duì)材料介電常數(shù)予以科學(xué)調(diào)節(jié)，既是對(duì)操作人員生命安全的維護(hù)，又可預(yù)防有害氣體和污閃等故障對(duì)母線的威脅。

3.3、優(yōu)化性能保護(hù)

對(duì)于電力系統(tǒng)而言，繼電保護(hù)作為系統(tǒng)保護(hù)裝置，應(yīng)在實(shí)際安裝環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。即為滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行需求，應(yīng)以繼電保護(hù)不斷優(yōu)化為前提，通過(guò)對(duì)其性能的保護(hù)，維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。若要在此環(huán)節(jié)發(fā)生斷路器容量較低狀況，則可利用繼電器更換的手段，對(duì)其性能闡述予以充分規(guī)劃。

3.4、加強(qiáng)使用技術(shù)管理

為合理規(guī)避10kV高壓開(kāi)關(guān)柜故障問(wèn)題，筆者建議電力企業(yè)在進(jìn)行開(kāi)關(guān)柜選擇中，應(yīng)以符合國(guó)家規(guī)定的產(chǎn)品為主導(dǎo)，切忌不可選用淘汰設(shè)備作為維持電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的主體。同時(shí)，在開(kāi)關(guān)設(shè)備交接過(guò)程中，還應(yīng)做好相應(yīng)的交接實(shí)驗(yàn)，若實(shí)驗(yàn)結(jié)果尚未合格，應(yīng)避免投入使用;針對(duì)新裝/檢修后投入使用的10kV高壓開(kāi)關(guān)柜，應(yīng)對(duì)技術(shù)條件和檢修工藝予以復(fù)查，待各項(xiàng)指標(biāo)明確后，方可判斷其是否可靠運(yùn)行。另外，爬距的把控，也是預(yù)防10kV高壓開(kāi)關(guān)柜故障的核心途徑。依據(jù)電力行業(yè)相關(guān)規(guī)定，在有機(jī)絕緣設(shè)備中，開(kāi)關(guān)柜爬距應(yīng)在20kV/mm以上;純瓷絕緣也不可低于18kV/mm。

3.5、材料選型和制造工藝方面

對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)柜來(lái)說(shuō)，其所采用的各類電器元件以及設(shè)備材料和裝配工藝硬性地決定了整臺(tái)開(kāi)關(guān)柜的性能。因此，在對(duì)柜內(nèi)元器件和柜體材料的選型上應(yīng)該高度重視，從穩(wěn)定性和可靠性等方面全面分析各元器件的性能，優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)柜內(nèi)元器件進(jìn)行科學(xué)分布，使設(shè)備得以在良好的環(huán)境下運(yùn)行。從選材到設(shè)計(jì)再到裝配的整個(gè)過(guò)程中，不能有絲毫湊合的心理。

結(jié)束語(yǔ)

近些年來(lái)我國(guó)的 10kV 開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，作為電網(wǎng)中的重要的開(kāi)關(guān)設(shè)備之一，10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜如果出現(xiàn)了運(yùn)行故障就會(huì)對(duì)相關(guān)電路的電力傳輸造成嚴(yán)重影響，甚至?xí)驗(yàn)楣收显斐纱蠓秶臄嚯?，從而降低了人民生活的質(zhì)量。所以，近些年來(lái)電力行業(yè)也對(duì)開(kāi)關(guān)柜的質(zhì)量加以重視，保證其工作可靠性，開(kāi)關(guān)柜的故障率較以前也有了大幅下降，但是10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜作為長(zhǎng)期在高壓電網(wǎng)的高電壓、大電流環(huán)境下工作的電力設(shè)備，難以避免會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行故障。下面將對(duì)10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行中出現(xiàn)的常見(jiàn)故障進(jìn)行分析總結(jié)，提出相應(yīng)的處理對(duì)策。

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