電氣工程中開關(guān)柜故障分析探討

何國躍

摘 要：目前在我國，輸電的主要方式是電氣輸電。電網(wǎng)的輸電在生產(chǎn)生活中必須與電氣開關(guān)柜相連，甚至電氣開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)都與區(qū)域電網(wǎng)的輸電質(zhì)量有關(guān)。由于開關(guān)柜在電網(wǎng)的輸電過程中非常重要，因此需要注意開關(guān)柜的運(yùn)行質(zhì)量，避免開關(guān)柜在運(yùn)行中出現(xiàn)故障。本文根據(jù)筆者工作經(jīng)驗(yàn)，分析了開關(guān)柜的運(yùn)行及故障原因，發(fā)現(xiàn)電氣開關(guān)柜設(shè)備的主要故障是機(jī)械故障和絕緣故障。下文對這些故障，提出了相應(yīng)的解決方案，以提高電氣開關(guān)柜的運(yùn)行可靠性。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜 ；故障 ；分析

1 電氣開關(guān)柜故障的相關(guān)情況

根據(jù)調(diào)查分析2017年相關(guān)的電氣開關(guān)柜設(shè)備故障情況，大部分的故障問題當(dāng)中，有90%左右的故障是開關(guān)柜出現(xiàn)故障導(dǎo)致的，其中5%左右是由于電纜本身出現(xiàn)故障導(dǎo)致，而其他故障問題所占幾率只有5%左右。而在電氣開關(guān)柜的故障單子，機(jī)械故障占到的比率達(dá)到了45%左右，而絕緣故障的機(jī)率有30%左右，其他的故障類型大概是15%左右，而電氣故障的機(jī)率十分小只有10%。通過相關(guān)數(shù)據(jù)我們可以看出，絕緣故障與機(jī)械故障在開關(guān)柜故障當(dāng)中占主要成分。而進(jìn)一步調(diào)查這些故障出現(xiàn)的原因我們能夠看出，這些機(jī)械故障和絕緣故障會發(fā)生的主要原因包括以下幾個(gè)方面 ：第一方面，缺少對員工的實(shí)際技能操作培訓(xùn)，進(jìn)而導(dǎo)致工作人員對于設(shè)備的操作水平不夠熟練，同時(shí)無法根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行設(shè)備維護(hù) ；第二，選擇的設(shè)備型號存在錯(cuò)誤，柜體進(jìn)行安裝時(shí)沒有遵守要求 ；第三，開關(guān)柜內(nèi)部的動、靜觸頭因?yàn)榻佑|行程達(dá)不到要求，進(jìn)而導(dǎo)致動、靜觸頭被燒壞；分、合閘線圈與控制回路也不滿足相關(guān)要求，導(dǎo)致分合閘線圈被燒壞 ；第四，外界的環(huán)境因素，比如空氣內(nèi)濕度過大、工作溫度比較高以及雷擊現(xiàn)象等，這些也容易導(dǎo)致開關(guān)柜出現(xiàn)故障。

2 電氣開關(guān)柜故障的相關(guān)方案

2.1 處理開關(guān)柜的機(jī)械故障

開關(guān)柜出現(xiàn)的機(jī)械故障主要包括以下幾種 ：母線室出現(xiàn)故障、電纜室出現(xiàn)故障、儀表室出現(xiàn)故障以及手車室發(fā)生故障。開關(guān)柜結(jié)構(gòu)如圖1。針對操作人員誤動造成的故障，我們可以對其進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)培訓(xùn)，讓其能夠嚴(yán)格的遵守相關(guān)操作指導(dǎo)進(jìn)行施工與操作，同時(shí)在每次施工時(shí)能夠完成技術(shù)交底工作，且需要在一定的時(shí)間內(nèi)做好考核，保證控制柜的安裝位置準(zhǔn)確和合適。做好對柜體的出廠證明的嚴(yán)格檢查，對于其手車盤底的開關(guān)與軌道情況進(jìn)行查看和確認(rèn)。安裝墊塊能夠解決開關(guān)柜的母排與靜觸頭之間的行程不夠問題，進(jìn)而增加動靜觸頭的行程，墊塊的材料要求不高可以是廢料加工。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，選用的墊塊材料如果是銅，在遇到降溫和加熱情況時(shí)墊塊的膨脹系數(shù)要比其他材料高，脹縮的程度也比較小，能夠滿足電氣要求，同時(shí)其操作性與經(jīng)濟(jì)性也比較高。

圖1

2.2 開關(guān)柜絕緣故障的處理措施

針對開關(guān)柜絕緣故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)我們發(fā)現(xiàn)，故障總數(shù)當(dāng)中有5% 左右是10kV 的絕緣故障，其中27%左右是35kV 的絕緣故障，由此可見故障主要是集中發(fā)生在35kV 的開關(guān)柜設(shè)備上。調(diào)查并研究了部分電壓等級較高、運(yùn)行負(fù)荷大的電氣設(shè)備，并對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，如果開關(guān)柜內(nèi)部的環(huán)境比較潮濕就會降低其絕緣性，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣性能劣化、套管和母線之間發(fā)生絕緣閃絡(luò)現(xiàn)象等，絕緣設(shè)備出現(xiàn)損壞的主要原因是對缺乏對設(shè)備的管理、人員裝配不足 ；而絕緣標(biāo)準(zhǔn)無法達(dá)標(biāo)是因?yàn)橹圃旃に嚭唾|(zhì)量水平存在差距 ；而絕緣件出現(xiàn)老化的相關(guān)因素主要是因?yàn)殚_關(guān)柜本身的散熱較差，而且工作環(huán)境溫度比較高，但是又缺少相關(guān)的降溫措施。而針對設(shè)備疏于管理這一點(diǎn)我們需要提高員工的責(zé)任心并加強(qiáng)對其的技術(shù)培訓(xùn)，提高工作人員對現(xiàn)場的檢修與維護(hù)力度。無規(guī)矩不成方圓，此外還需要構(gòu)建相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制度和管理規(guī)程，采取監(jiān)督考核機(jī)制。采取防塵和防潮措施避免開關(guān)柜與電氣室進(jìn)灰和潮濕，或者是在開關(guān)柜的后邊安裝通風(fēng)風(fēng)扇，使開關(guān)柜內(nèi)部自上而下形成一種氣流通道，同時(shí)使用防火泥把開關(guān)柜的底部與出線孔堵住，在柜子風(fēng)扇的外部安裝防塵網(wǎng)。

2.3 案例分析

2.3.1 基本情況

某110kV 的變電站內(nèi)出現(xiàn)10kV 開關(guān)柜爆炸故障并引發(fā)了火災(zāi)，并無人員傷亡情況和其他財(cái)產(chǎn)損失，但是因?yàn)樵O(shè)備損壞供電中斷，這給當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活帶來了很大的麻煩。

2.3.2 分析故障出現(xiàn)的原因

在專業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析之后，我們發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)爆炸故障的原因主要是 ：短路出現(xiàn)電弧同時(shí)引起接地，在熱效應(yīng)的影響下電弧誘發(fā)了開關(guān)柜內(nèi)空氣發(fā)生急劇膨脹，最后導(dǎo)致開關(guān)柜出現(xiàn)爆炸導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

2.3.3 開關(guān)柜故障的預(yù)防方法

（1）在開關(guān)柜的前期，應(yīng)注意開關(guān)柜的制造和設(shè)計(jì)，以保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和實(shí)用性。在新型開關(guān)柜制造中應(yīng)保證其散熱能力、改善開關(guān)柜的絕緣、嚴(yán)格檢查開關(guān)柜的質(zhì)量，嚴(yán)再格測試開關(guān)柜各方面的參數(shù)，并考慮其他方面需求。同時(shí)，開關(guān)柜在制造過程中，應(yīng)選用絕緣能力強(qiáng)的材料，保證開關(guān)柜的絕緣性能設(shè)計(jì)要求。

（2）開關(guān)柜安裝過程中應(yīng)選擇專業(yè)人員進(jìn)行操作。安裝時(shí)應(yīng)注意開關(guān)柜內(nèi)部，不要?jiǎng)潅^緣部分，以免影響其絕緣性能。同時(shí)，還應(yīng)注意開關(guān)柜的安裝環(huán)境，避免陽光直射和潮濕環(huán)境，保證開關(guān)柜的工作環(huán)境干燥。在安裝完成后，進(jìn)行試驗(yàn)，確保各項(xiàng)工作指標(biāo)正常，滿足電網(wǎng)要求。

3 結(jié)束語

電氣開關(guān)柜的質(zhì)量對人、電力和設(shè)備的安全可靠供電起著至關(guān)重要的作用。隨著電氣設(shè)備的逐漸增加，我們要對電氣開關(guān)柜的質(zhì)量監(jiān)督工作進(jìn)行深入分析，保障電氣開關(guān)柜的安全，促進(jìn)電氣開關(guān)柜質(zhì)量監(jiān)督和質(zhì)量控制，提高了電氣開關(guān)柜的整體控制水平，保證電氣開關(guān)柜的在一定的安全環(huán)境下可靠運(yùn)行。

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