中壓開(kāi)關(guān)柜典型故障因素及防范處理

常家森++路浩++曹裕群++施翔++周永軍

摘 要：隨著配電網(wǎng)的快速發(fā)展，中壓開(kāi)關(guān)柜在電力系統(tǒng)中用量大增，運(yùn)行中故障也越發(fā)常見(jiàn)，影響供電可靠性。本文分析了故障因素，歸納提出相應(yīng)的防范處理措施，有利于保證設(shè)備和人員生命安全，提高供電可靠性。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)柜；故障；防范處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TM89 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）13-0083-02

Typical Fault Elements and Prevention Treatments of Medium Voltage Switch Cabinets

Chang Jiasen，Lu Hao，Cao Yuqun，Shi Yang，Zhou Yongjun

（Zhongtian Electrical Technology Co.， Ltd.， Nantong Jiangsu 226463）

Abstract：As the rapid development of distribution network， the amount of medium voltage switch cabinets used in the power system increases greatly， and faults in operation get more and more common and affect the reliability of power supply. In this paper， fault elements were analyzed， and corresponding prevention treatments were concluded. This work is beneficial for assuring the safety of equipment and staff and increasing the reliability of power supply.

Key words：switch cabinet； fault； prevention treatment

10～35kV配電開(kāi)關(guān)柜在電力系統(tǒng)中大量使用，運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)發(fā)生電氣故障，造成物質(zhì)和經(jīng)濟(jì)損失。隨著電網(wǎng)不斷擴(kuò)大和對(duì)供電可靠性要求不斷提高，加強(qiáng)對(duì)配電設(shè)備運(yùn)行故障的原因分析及預(yù)防處理，對(duì)加強(qiáng)設(shè)備保護(hù)，有效降低故障發(fā)生時(shí)設(shè)備的損壞程度，保證設(shè)備的長(zhǎng)期安全運(yùn)行有重要意義。

1 開(kāi)關(guān)柜故障因素

通常中壓開(kāi)關(guān)柜分為半封閉式和全封閉式，前者如GG-1A（F）、GSG-1A（F）等，后者如JYN、KYN、XGN等，按斷路器型號(hào)分為真空開(kāi)關(guān)柜、少油開(kāi)關(guān)柜、SF6開(kāi)關(guān)柜等。由于開(kāi)關(guān)柜型號(hào)較多，綜合了斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接觸器、高壓熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)及所用變以及控制、測(cè)量、保護(hù)、調(diào)節(jié)裝置，內(nèi)部連接件、附件、外殼和支持件等元器件及組件，各個(gè)環(huán)節(jié)都可能引起缺陷和故障。歸納起來(lái)，故障因素大致有以下幾種。

1.1 機(jī)械故障

機(jī)械故障包括機(jī)構(gòu)拒動(dòng)、誤動(dòng)故障和斷路器本體開(kāi)斷關(guān)合故障。拒動(dòng)、誤動(dòng)故障是開(kāi)關(guān)柜最主要的故障，原因分兩類(lèi)：一類(lèi)是由操動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械故障造成，包括機(jī)構(gòu)卡澀，部件變形、位移或損壞，分合閘鐵芯松動(dòng)、卡澀，軸銷(xiāo)松斷，脫扣失靈等；另一類(lèi)是由電氣控制和輔助回路造成，包括二次接線(xiàn)接觸不良，接線(xiàn)錯(cuò)誤，分合閘線(xiàn)圈因機(jī)構(gòu)卡澀或轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)不良而燒損，輔助開(kāi)關(guān)切換不靈，以及操作電源、合閘接觸器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等故障。開(kāi)斷關(guān)合故障包括：少油斷路器噴油短路、滅弧室燒損、開(kāi)斷能力不足、關(guān)合爆炸等，以及真空斷路器滅弧室及波紋管漏氣、真空度降低、切電容器組重燃、陶瓷管破裂等。

1.2 絕緣故障

絕緣故障主要表現(xiàn)是空氣間隙不達(dá)標(biāo)而擊穿、外絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿，內(nèi)絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿，瓷瓶套管、電容套管閃絡(luò)、污閃、擊穿、爆炸，提升桿閃絡(luò)，電流互感器閃絡(luò)、擊穿、爆炸，瓷瓶斷裂等。開(kāi)關(guān)柜銅排上包覆的絕緣層在高負(fù)荷下還會(huì)逐漸老化，影響絕緣性能。

1.3 發(fā)熱故障

導(dǎo)電回路發(fā)熱或開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱是不正常狀態(tài)。導(dǎo)電回路過(guò)熱的起因是接頭部分接觸不良。發(fā)熱點(diǎn)主要在三個(gè)環(huán)節(jié)：隔離開(kāi)關(guān)、斷路器和電氣連接部分。

隔離開(kāi)關(guān)接觸良好關(guān)鍵在于要保證合理的接觸面積和接觸壓力，但往往由于隔離開(kāi)關(guān)本身質(zhì)量、開(kāi)關(guān)柜體的裝配精度、現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)整試驗(yàn)存在問(wèn)題和疏忽而不能有效保證。

斷路器小車(chē)的觸臂上的觸頭和滅弧室上下部接線(xiàn)座是容易發(fā)熱的部位。觸指突出而使大部分觸指和靜觸頭接觸不好會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱，斷路器安裝時(shí)偏離正常位置也會(huì)造成接觸不良。短路電流流過(guò)斷路器可能導(dǎo)致其與柜體間發(fā)生位移，增大了觸頭間電阻，觸頭間長(zhǎng)時(shí)間相互摩擦也會(huì)造成接觸不良，操作中的拒動(dòng)和誤動(dòng)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)完整性遭到破壞。

開(kāi)關(guān)柜導(dǎo)體過(guò)熱主要是由于主母排電流負(fù)荷過(guò)大，如果所用銅材或鋁材純度不高就會(huì)出現(xiàn)電阻過(guò)大，從而導(dǎo)致過(guò)熱。大電流開(kāi)關(guān)柜內(nèi)主變進(jìn)線(xiàn)和母線(xiàn)都從穿柜套管穿過(guò)各金屬隔板，當(dāng)電流很大時(shí)渦流磁滯損耗引起的發(fā)熱也將非常嚴(yán)重，因此大電流柜的隔板最好采用不銹鋼材料。

1.4 電氣故障

電氣故障主要有電壓互感器高壓熔斷器熔斷和相間短路兩種。發(fā)生單相接地故障和鐵磁諧振故障都可能導(dǎo)致高壓熔斷器熔斷。單相接地故障導(dǎo)致的高壓熔斷器熔斷還可能引起局部過(guò)電壓使得臨近相擊穿，從而引起兩相相間短路甚至更嚴(yán)重的后果。

1.5 安裝檢修維護(hù)隱患

電纜安裝中可能出現(xiàn)安全隱患，要提高安裝工藝水平；檢查工作中要注意將母排連接螺栓固定好。

1.6 質(zhì)量問(wèn)題

不合格元器件會(huì)嚴(yán)重影響供電穩(wěn)定，如質(zhì)量低下的隔離觸頭接觸不良易引發(fā)電弧故障，絕緣能力較弱的絕緣子在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)劇烈爬電，不合格穿柜套管會(huì)炸裂或碎裂，威脅供電安全。

1.7 防護(hù)性能

開(kāi)關(guān)柜一次回路短路故障瞬間產(chǎn)生高溫高壓氣體，如不能在極短時(shí)間內(nèi)有效釋放，將造成開(kāi)關(guān)柜炸裂。泄壓方向應(yīng)優(yōu)先考慮頂部，頂部泄壓難以實(shí)現(xiàn)時(shí)可以考慮柜后泄壓。一次回路隔室如母線(xiàn)室、斷路器室、電纜室必須考慮泄壓通道，且各室泄壓通道獨(dú)立。開(kāi)關(guān)柜的面板孔和觀察孔一旦處理不善就會(huì)嚴(yán)重影響高壓開(kāi)關(guān)柜的防護(hù)等級(jí)，要注意防范外物進(jìn)入。

2 中壓開(kāi)關(guān)柜故障防范處理措施

針對(duì)以上典型故障原因，可以采取以下針對(duì)性的防范處理措施。

2.1 機(jī)械問(wèn)題

完善開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)及機(jī)械加工制造工藝質(zhì)量管控。首先，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，在對(duì)開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境充分調(diào)研基礎(chǔ)上，結(jié)合客戶(hù)意見(jiàn)、當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀及氣候等多種因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇質(zhì)量可靠的開(kāi)關(guān)柜元器件。另外要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，保證車(chē)間清潔衛(wèi)生，加強(qiáng)工藝改進(jìn)與檢查并努力降低誤差。

處理拒動(dòng)、誤動(dòng)等故障，需要控制操動(dòng)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)性，讓各機(jī)械構(gòu)件靈活地運(yùn)轉(zhuǎn)以避免配件磨損。同時(shí)，盡可能簡(jiǎn)化高壓開(kāi)關(guān)柜控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對(duì)控制回路進(jìn)行必要的改良，通過(guò)電力試驗(yàn)檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜設(shè)備是否出現(xiàn)故障，配合遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及時(shí)采取措施處理。

2.2 發(fā)熱問(wèn)題

首先，應(yīng)規(guī)范檢修維護(hù)制度，日常設(shè)備的維護(hù)和檢修要按照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行，培養(yǎng)工作人員的良好工作習(xí)慣，要求工作人員學(xué)習(xí)操作章程，了解操作流程。例如在操作開(kāi)關(guān)手車(chē)時(shí)，應(yīng)推至設(shè)計(jì)的位置上，使動(dòng)、靜觸頭緊密接觸。其次，要進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，需把本次得到的數(shù)據(jù)與以前的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。最后，與制造商溝通，正確選擇手車(chē)觸頭，以免開(kāi)關(guān)柜超負(fù)荷運(yùn)行。此外，要結(jié)合電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，應(yīng)用溫升實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)報(bào)警。

高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)斷路器運(yùn)行中，出現(xiàn)油斷路器嚴(yán)重缺油、SF6斷路器氣體壓力異常、液壓（氣動(dòng)）操動(dòng)機(jī)構(gòu)壓力異常導(dǎo)致斷路器分合閘閉鎖時(shí)，嚴(yán)禁對(duì)斷路器進(jìn)行操作。斷路器開(kāi)斷故障電流后，值班人員應(yīng)對(duì)斷路器進(jìn)行巡視檢查。斷路器對(duì)故障線(xiàn)路實(shí)行強(qiáng)送后，無(wú)論成功與否，均應(yīng)對(duì)斷路器進(jìn)行仔細(xì)檢查。斷路器發(fā)生拒分時(shí)，應(yīng)將發(fā)生拒動(dòng)的斷路器脫離系統(tǒng)，待查明拒動(dòng)原因并消除缺陷后方可投入。

2.3 電氣及絕緣問(wèn)題

在安裝開(kāi)關(guān)柜時(shí)要符合設(shè)計(jì)要求，以防接地電阻過(guò)大，出現(xiàn)局部過(guò)電壓。要確保柜體和柜內(nèi)電器接地，避免在單相接地時(shí)出現(xiàn)電弧飛弧現(xiàn)象，引起相間短路。

電壓互感器相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易損壞，所以要適時(shí)地做好抽檢耐壓試驗(yàn)。要確保母線(xiàn)的絕緣效果，可以用熱縮絕緣套管將柜內(nèi)出現(xiàn)裸露的觸頭及母線(xiàn)有效地包裹起來(lái)，加強(qiáng)母線(xiàn)的絕緣處理，防止出現(xiàn)母線(xiàn)相間短路或者被燒毀的現(xiàn)象。

運(yùn)行巡視時(shí)，要注意隔離開(kāi)關(guān)絕緣子瓷件及法蘭有無(wú)裂紋，夜間巡視時(shí)應(yīng)注意瓷件有無(wú)異常電暈現(xiàn)象。進(jìn)行隔離開(kāi)關(guān)倒閘操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)作情況，如發(fā)現(xiàn)卡澀應(yīng)分析原因并進(jìn)行處理，嚴(yán)禁強(qiáng)行操作。

處理絕緣故障要結(jié)合其引發(fā)原因，采取針對(duì)性的故障處理措施，如：更換新的絕緣儀器，選擇高性能的避雷裝置，調(diào)整開(kāi)關(guān)柜內(nèi)外部的接線(xiàn)情況等。在柜內(nèi)裝設(shè)除濕設(shè)備，確保柜內(nèi)干燥，這樣就不至于在潮濕的環(huán)境下導(dǎo)致絕緣水平降低，引發(fā)擊穿。要提高開(kāi)關(guān)柜固體電介質(zhì)絕緣擊穿電壓，一方面可以采用絕緣強(qiáng)度較高的絕緣件，另一方面可以噴涂絕緣涂料。

2.4 安裝檢修維護(hù)

開(kāi)關(guān)柜應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的出廠調(diào)試與試驗(yàn)，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試工作，要加強(qiáng)運(yùn)行檢修人員技術(shù)培訓(xùn)工作，使之熟悉和掌握所管轄范圍內(nèi)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的性能和安裝、檢修、運(yùn)行的技術(shù)要求，總結(jié)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的事故教訓(xùn)。加強(qiáng)開(kāi)關(guān)柜清掃，改善其運(yùn)行環(huán)境，認(rèn)真巡檢，及時(shí)上報(bào)。

3 結(jié)語(yǔ)

中壓開(kāi)關(guān)柜使用量大面廣，問(wèn)題多種多樣，需要不斷總結(jié)分析，從設(shè)計(jì)制造、安裝調(diào)試、運(yùn)檢維修等各環(huán)節(jié)采取有效措施防范故障發(fā)生，提高供電可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]李英杰.淺析10千伏高壓開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障處理[J].價(jià)值工程，2011，30（28）：46.

[2]金煒.10kV開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障綜述[J].浙江電力，1999（6）：6-19.

[3]葉子.10kV開(kāi)關(guān)柜電氣故障分析與處理[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2011，30（11）：60-61.

[4]馬云家，楊銀迪.淺析10kV高壓開(kāi)關(guān)柜故障原因及防范措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（7）：193.

[5]施育恒.淺析10kV高壓開(kāi)關(guān)柜故障原因及處理措施[J].機(jī)電信息，2013，372（18）：81-82.

[6]吳宇翔.10kV開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行中的常見(jiàn)故障及處理措施研究.機(jī)電信息，2013，363（9）：61-62.