高壓開關(guān)柜風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對措施探討

董昊 戴曉 尹俊武 黃澤龍

摘要：高壓開關(guān)柜是實(shí)現(xiàn)電力分配的電力設(shè)備，需要承載高電壓與大電流等，同時(shí)存在較復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，這些本質(zhì)決定其一定存在能源危害或是機(jī)械傷害等風(fēng)險(xiǎn)。本文結(jié)合高壓開關(guān)柜運(yùn)行中出現(xiàn)的常見問題進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，并針對幾類風(fēng)險(xiǎn)提出應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜 風(fēng)險(xiǎn)分析措施

引言

高壓開關(guān)柜是 10kV配電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，承載電力分配任務(wù)的重要設(shè)備。從變電站 10kV出線柜到電纜線路環(huán)網(wǎng)柜、戶外開關(guān)箱，高壓開關(guān)柜類型繁多。根據(jù)絕緣類型分為全絕緣型或半絕緣型，根據(jù)開關(guān)種類分為負(fù)荷開關(guān)柜、斷路器柜等，根據(jù)絕緣介質(zhì)分為氣體絕緣、固體絕緣柜等。下面從幾個(gè)方面闡述開關(guān)柜相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及其來源，并探討應(yīng)對措施。

一、外露電氣部分污穢腐蝕，絕緣劣化惡性循環(huán)

主要發(fā)生在半絕緣開關(guān)柜，由于采用空氣絕緣，通常使用戶內(nèi)電纜終端頭，所在空間與設(shè)備所在環(huán)境空氣相通，若安裝地點(diǎn)環(huán)境較差如潮濕、污穢、腐蝕性氣體，則易發(fā)生電暈放電。電暈放電作用下，氧氣吸收能量易形成臭氧，臭氧可溶于水，在潮濕環(huán)境更容易保持較高濃度。臭氧氧化能力強(qiáng)，對大多數(shù)金屬、有機(jī)材料均有較強(qiáng)的腐蝕性。當(dāng)作用于開關(guān)柜內(nèi)裸露導(dǎo)體，如銅導(dǎo)體，形成氧化銅或銅綠，造成接觸電阻增加，可導(dǎo)致發(fā)熱缺陷，嚴(yán)重可導(dǎo)致絕緣劣化，造成故障。腐蝕性氣體侵蝕電纜頭接地銅編織帶，造成銅編織帶氧化粉碎，電纜屏蔽層失去有效接地，形成懸浮電位，加劇電暈放電。臭氧作用于電纜頭護(hù)套，可造成護(hù)套橡膠老化龜裂，防水性能下降，造成水汽入侵電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響電纜性能。

應(yīng)對措施：1、安裝選點(diǎn)優(yōu)化，避開污穢區(qū)域，城市中安裝避開污水通道;2、加強(qiáng)密封，由于開關(guān)柜為金屬板組合結(jié)構(gòu)，結(jié)合部位難免有縫隙，做好縫隙的密封處理，對于潮濕污穢嚴(yán)重區(qū)域，可考慮整板密封，現(xiàn)已有相關(guān)材料技術(shù)應(yīng)用，可從開關(guān)柜下部實(shí)現(xiàn)整體密封隔離。3、污穢嚴(yán)重地區(qū)優(yōu)先考慮使用全絕緣開關(guān)柜同時(shí)做好密封、除濕。4、由于腐蝕性氣體造成戶外開關(guān)箱箱體、開關(guān)柜柜體銹蝕通洞的情況也普遍存在。對于腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境中的開關(guān)柜，電纜頭護(hù)套護(hù)層采用耐臭氧耐腐蝕材料，同時(shí)柜體也需要考慮耐腐蝕性。

二、無法對開關(guān)柜內(nèi)部電纜頭測溫，無法有效管控發(fā)熱缺陷

根據(jù)熱擊穿理論，由于絕緣介質(zhì)損耗的存在，固體絕緣介質(zhì)在電場中會(huì)逐漸發(fā)熱升溫，溫度的升高又會(huì)導(dǎo)致固體絕緣介質(zhì)電阻下降，電流進(jìn)一步增大，損耗發(fā)熱也隨之增大。在絕緣介質(zhì)不斷發(fā)熱升溫的同時(shí)，也存在一個(gè)通過電極或其他介質(zhì)向外不斷散熱的過程。當(dāng)發(fā)熱較散熱快時(shí)，介質(zhì)溫度會(huì)不斷升高，以致引起絕緣介質(zhì)分解碳化，昀終擊穿。

電纜故障大部分發(fā)生在電纜終端處，這與終端的質(zhì)量、預(yù)處理工藝、安裝工藝密切相關(guān)。由于施工工藝或材料質(zhì)量等方面的問題，電纜頭內(nèi)線芯、接頭端子等導(dǎo)體部分往往容易出現(xiàn)發(fā)熱缺陷。由于電纜受力不正，接線端子與接線柱存在一定角度接觸不良造成發(fā)熱，或是由于錯(cuò)誤使用墊片造成發(fā)熱。發(fā)熱缺陷處理通常較簡單，只需停電拆除電纜頭檢查發(fā)熱點(diǎn)對癥處理，一旦發(fā)熱缺陷沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)造成故障，可能會(huì)造成開關(guān)柜部件損壞，維修更換將變得復(fù)雜，擴(kuò)大停電影響。因此電纜頭測溫已是電纜線路運(yùn)維的重點(diǎn)工作之一。導(dǎo)體發(fā)熱與電纜熱擊穿機(jī)理共同作用下，昀終導(dǎo)致電纜絕緣擊穿，形成故障。常規(guī)的測溫手段，采用點(diǎn)溫槍或熱成像儀對待測部位進(jìn)行測溫，由于電纜頭在開關(guān)柜內(nèi)部，無法直接測溫。有的開關(guān)柜柜門配置有觀察窗，但是可操作空間受限，測溫依然無法開展。

應(yīng)對措施：1、從開關(guān)柜內(nèi)部安裝測溫裝置傳感器采集溫度，需要分兩部分開展，由于需要打開出線間隔柜門進(jìn)行安裝，需要在間隔停電的情況下方可進(jìn)行，結(jié)合檢修工作配套整改安裝，逐步解決存量部分，對于新投運(yùn)間隔同步開展測溫裝置傳感器安裝，確保增量部分全面監(jiān)測。同時(shí)隨著電網(wǎng)自動(dòng)化、智能化發(fā)展，環(huán)網(wǎng)柜通常也具備遠(yuǎn)程通訊能力，可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測實(shí)時(shí)報(bào)警。

三、防誤功能不完善

環(huán)網(wǎng)柜類型繁多，部分環(huán)網(wǎng)柜由于投運(yùn)時(shí)間較早，受限于當(dāng)時(shí)的配網(wǎng)設(shè)備水平及運(yùn)行規(guī)劃，大部分沒有配置完善的防誤功能，隨著配網(wǎng)線路的可靠性要求逐漸提高，大部分線路已經(jīng)牽手成為環(huán)網(wǎng)，供電方式隨時(shí)可能發(fā)生改變，開關(guān)柜進(jìn)出線若不配置帶電閉鎖功能，則存在帶電誤合接地刀閘的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，造成惡性誤操事件，供電部門已將此設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)納入反措整改，列為設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

開關(guān)柜的二次核相孔使用的發(fā)光二極管或氖燈珠壽命普遍較短，損壞情況較為普遍，不能可靠指示電纜帶電狀態(tài)。

一是帶電指示器狀態(tài)指示燈容易損壞，不能正確指示電纜帶電狀態(tài)，當(dāng)指示燈損壞時(shí)，會(huì)誤導(dǎo)運(yùn)行操作人員致使其以為電纜側(cè)不帶電，發(fā)生帶電合接地刀閘的惡性誤操作事件。

二是帶電指示器在白天強(qiáng)光環(huán)境下辨識度低，給操作人員操作核實(shí)亮燈狀態(tài)帶來不便。

三是配電網(wǎng)現(xiàn)已逐步完善五防要求，帶電指示器僅起到提示作用，不能滿足設(shè)備五防要求，不具備強(qiáng)制閉鎖功能的開關(guān)柜已被列入設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)清單亟需整改。

應(yīng)對措施：控增量、去存量，避免新增固有風(fēng)險(xiǎn)，整改現(xiàn)有固有風(fēng)險(xiǎn)，在整改完成前，采取措施對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控降級。

）對于新增環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)柜，電源進(jìn)出線、聯(lián)絡(luò)開關(guān)間隔，除配置傳統(tǒng)的開關(guān)機(jī)構(gòu)互鎖，可從設(shè)計(jì)上要求配置電磁鎖，在電纜側(cè)帶電時(shí)閉鎖接地開關(guān)，從根本上杜絕帶電合接地開關(guān)的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。一是對于存在倒供電的間隔如電源進(jìn)出線、聯(lián)絡(luò)線間隔配置電磁鎖，二是做好設(shè)備出廠驗(yàn)收管控，確?，F(xiàn)場設(shè)備跟設(shè)計(jì)方案一致，三是做好現(xiàn)場施工管控，確保施工一次接線按照設(shè)計(jì)方案實(shí)施，避免接線錯(cuò)誤導(dǎo)致防誤功能失效，導(dǎo)致新投運(yùn)設(shè)備存在固有風(fēng)險(xiǎn)。

）對于存量部分，由于基數(shù)較大，短期內(nèi)通過更換環(huán)網(wǎng)柜來消除固有風(fēng)險(xiǎn)并不現(xiàn)實(shí)，通過設(shè)計(jì)一種開關(guān)柜進(jìn)線帶電閉鎖裝置，來改造早期未配置進(jìn)出線柜帶電閉鎖功能的環(huán)網(wǎng)柜

）未開展改造前，采用懸掛固有風(fēng)險(xiǎn)警示牌進(jìn)行提示，降低發(fā)生惡性誤操作事件的風(fēng)險(xiǎn)。涉及接地操作前后應(yīng)進(jìn)行對比觀察，停電前檢查帶電顯示裝置指示有電，停電后檢查帶電顯示裝置指示無電，方可確認(rèn)電纜側(cè)無電，具備接地檢修條件，才可進(jìn)行合接地開關(guān)操作。

）做好開關(guān)柜帶電顯示裝置的巡視和維護(hù)工作，確保帶電顯示裝置工作正常。

結(jié)語

開關(guān)柜風(fēng)險(xiǎn)防控需要從日常運(yùn)維出發(fā)，提升人員技能水平和強(qiáng)化責(zé)任意識，結(jié)合現(xiàn)場具體情況，根據(jù)開關(guān)柜類型，所處環(huán)境的不同進(jìn)行專項(xiàng)分析。電網(wǎng)智能化，配電自動(dòng)化的推進(jìn)也對開關(guān)柜的可靠運(yùn)行提出了更高的要求。本文從電網(wǎng)安全、設(shè)備安全、人身安全的角度對部分風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析探討，提供風(fēng)險(xiǎn)治理的思路和方向，只有確保風(fēng)險(xiǎn)可控在控，才能確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]李喜堂，陳超.高壓開關(guān)柜絕緣事故的原因分析及防范措施[J].工程技術(shù)（引文版），2016（11）：00271-00271.

[2]李平.無源無線聲表面波傳感器及儀器系統(tǒng)研究[D].重慶大學(xué)， 2003.

作者簡介：董昊（1992.7.27），男;重慶合川;漢;大學(xué)本科;助理工程師;研究方向：配電線路、設(shè)備運(yùn)檢。