10kV開關(guān)柜故障原因及應(yīng)對(duì)措施探討

許光宇

［摘 要］目前，市場(chǎng)上可供選擇的10kV開關(guān)柜類型正在不斷增多，為10kV電網(wǎng)建設(shè)提供了有效支持。但10kV開關(guān)柜在使用時(shí)會(huì)受到周邊環(huán)境影響，容易出現(xiàn)故障問題。電力企業(yè)在對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行安裝時(shí)，需要根據(jù)不同類型開關(guān)柜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制訂針對(duì)安裝計(jì)劃，還要從根源上對(duì)故障問題發(fā)生原因進(jìn)行分析和探討，并采取有效防控措施，才能保證開關(guān)柜在使用時(shí)能夠滿足各方面要求，避免因?yàn)殚_關(guān)柜故障問題對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。電力企業(yè)要提高對(duì)這項(xiàng)工作的重視程度，并加強(qiáng)開關(guān)柜運(yùn)維管理。本文就10kV開關(guān)柜故障原因及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行相關(guān)分析和探討。

［關(guān)鍵詞］10kV開關(guān)柜；故障原因；應(yīng)對(duì)措施

［中圖分類號(hào)］TM72文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各個(gè)地區(qū)電力工程建設(shè)水平也在不斷提升，初步滿足了用戶電力能源使用需求。但因?yàn)樵诮ㄔO(shè)電力工程時(shí)，會(huì)受到多種因素影響，尤其是設(shè)備應(yīng)用效果，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性產(chǎn)生直接影響。因此，電力企業(yè)需要從各個(gè)層面對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)督和管理，尤其是在對(duì)10kV開關(guān)柜管理時(shí)，需要做好設(shè)備規(guī)格和型號(hào)選擇，并且對(duì)制造工藝有效改進(jìn)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)安裝，并加強(qiáng)后期檢修和維護(hù)，才能保證開關(guān)柜應(yīng)用壽命能夠得到有效延長(zhǎng)。電力企業(yè)還要根據(jù)開關(guān)柜運(yùn)行情況，制定有針對(duì)性的故障預(yù)防措施［1］。

1 10kV開關(guān)柜運(yùn)行特點(diǎn)

10kV開關(guān)柜屬于固定開關(guān)裝置，主要作用于煤礦行業(yè)以及變電所建設(shè)中，這種開關(guān)柜容量比較大，可以將各種類型的電子元件靈活設(shè)置在柜內(nèi)。傳統(tǒng)固定開關(guān)裝置在使用時(shí)密封性能比較差，無(wú)法對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行有效防護(hù)，這就導(dǎo)致開關(guān)柜在使用時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障問題，因此這種開關(guān)柜逐漸被淘汰。我國(guó)在建設(shè)電力工程時(shí)，部分電力設(shè)備運(yùn)行期間負(fù)荷比較小，可以配置箱型配電柜。這種配電柜體積比較小，無(wú)法提高散熱水平，難以將其作用于運(yùn)行負(fù)荷比較大的設(shè)備建設(shè)中。一般情況下電力企業(yè)會(huì)選擇負(fù)載控制柜，這種開關(guān)柜不僅類型比較多，而且保護(hù)能力比較強(qiáng)，在對(duì)其檢修和維護(hù)時(shí)，各項(xiàng)工作開展難度比較小。目前，市場(chǎng)上大多數(shù)開關(guān)柜產(chǎn)品設(shè)置為落地式手推車類型，對(duì)箱體應(yīng)用強(qiáng)度存在較高要求。在進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)時(shí)，可以選擇臺(tái)車切換裝置，應(yīng)用這種裝置具備較多優(yōu)勢(shì)，具備廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。電力企業(yè)需要根據(jù)自身建設(shè)需求對(duì)開關(guān)柜類型進(jìn)行正確選擇，還需要對(duì)開關(guān)柜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行深入分析和研究，并制定有針對(duì)性的管理措施，才能充分發(fā)揮開關(guān)柜的功能效用［2］。

2 10kV開關(guān)柜故障問題發(fā)生原因

2.1 材料和設(shè)備存在質(zhì)量問題

在進(jìn)行電力工程建設(shè)時(shí)，材料和設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量會(huì)對(duì)高壓開關(guān)設(shè)備運(yùn)行效果產(chǎn)生直接影響。尤其是在對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行改造時(shí)，因?yàn)樯婕暗膬?nèi)容比較多，需要對(duì)材料和設(shè)備進(jìn)行有效更換，才能提高區(qū)域內(nèi)供電水平。如圖1所示，在對(duì)高壓開關(guān)柜故障問題進(jìn)行排查時(shí)，如果絕緣觸頭存在質(zhì)量問題，就會(huì)導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)絕緣觸點(diǎn)接觸不良，還會(huì)引發(fā)電弧失效等問題。絕緣子絕緣性能過差，就會(huì)對(duì)開關(guān)柜使用壽命產(chǎn)生一定影響。有些電力企業(yè)選用了酚醛玻璃絕緣子和環(huán)氧澆注變壓器設(shè)備，這種絕緣子和設(shè)備整體性能不符合電氣規(guī)范要求，如果在運(yùn)行期間質(zhì)量不斷下降，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的事故。在正常工作條件下，粉塵和環(huán)境濕度會(huì)導(dǎo)致電氣元件出現(xiàn)老化問題，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣性能下降，這也會(huì)對(duì)開關(guān)柜正常運(yùn)行產(chǎn)生一定影響［3］。

2.2 操作隱患比較嚴(yán)重

在進(jìn)行高壓開關(guān)裝置應(yīng)用時(shí)，斷路器設(shè)備屬于一次性裝置內(nèi)容，在使用時(shí)會(huì)受到電流和電壓影響。如果開關(guān)裝置在使用期間出現(xiàn)短路故障問題，就會(huì)導(dǎo)致電流迅速增加。高壓開關(guān)柜機(jī)械強(qiáng)度過低，電流通過開關(guān)時(shí)，柜體會(huì)受到電流影響出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。如圖2所示，觸點(diǎn)之間的接觸會(huì)導(dǎo)致電阻數(shù)值不斷增加，引發(fā)火花等情況，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)柜體爆炸問題，進(jìn)而對(duì)區(qū)域內(nèi)電力能源供應(yīng)產(chǎn)生較大影響。開關(guān)裝置在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，靜觸頭和動(dòng)觸頭會(huì)因?yàn)闄C(jī)械摩擦出現(xiàn)接觸不良等問題，觸頭之間接觸面積不斷減小，會(huì)對(duì)開關(guān)柜正常應(yīng)用產(chǎn)生不良影響。在進(jìn)行開關(guān)柜使用時(shí)，如果不小心搖動(dòng)柜體，很可能引發(fā)開關(guān)柜失效現(xiàn)象。這是因?yàn)殚_關(guān)柜內(nèi)部零件會(huì)出現(xiàn)短路故障或出現(xiàn)變形問題，一旦開關(guān)柜內(nèi)部線路出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞，就會(huì)導(dǎo)致保護(hù)設(shè)備無(wú)法順利完成相應(yīng)指令［4］。

2.3 防護(hù)水平過低

目前在應(yīng)用高壓開關(guān)柜時(shí)，主要存在五重保護(hù)內(nèi)容，也就是軟件鎖和電磁鎖以及機(jī)械鎖等保護(hù)內(nèi)容。其中，機(jī)械連鎖主要具有接地開關(guān)和隔離開關(guān)控制等功能，電磁鎖主要是對(duì)裝置是否通電進(jìn)行有效判斷，并對(duì)紗門是否處于鎖定狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和分析。這些防護(hù)手段在使用時(shí)具有一定優(yōu)勢(shì)，需要對(duì)其加以有效使用，才能獲得更好的防護(hù)效果。但重復(fù)使用不同類型的閉鎖方式會(huì)導(dǎo)致操作形式更加煩瑣，還會(huì)增加工作人員的任務(wù)量，有些工作人員責(zé)任心有待加強(qiáng)，在進(jìn)行具體操作時(shí)，沒有嚴(yán)格按照防護(hù)要求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，也沒有對(duì)保護(hù)效果進(jìn)行檢測(cè)和分析。一旦保護(hù)性能下降，就無(wú)法對(duì)外界影響因素進(jìn)行充分防護(hù)，會(huì)導(dǎo)致開關(guān)柜在使用期間出現(xiàn)更加嚴(yán)重的隱患。一些電力企業(yè)也沒有提高對(duì)這個(gè)問題的重視程度，并未從各個(gè)層面對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行有效保護(hù)［5］。

2.4 絕緣性能存在問題

要想提高高壓開關(guān)柜的絕緣性能，就需要嚴(yán)格按照開關(guān)柜使用要求，做好絕緣性能檢測(cè)。但實(shí)際上絕緣性能會(huì)受到安裝質(zhì)量和維護(hù)手段以及環(huán)境條件的影響，大多數(shù)開關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，如果周邊環(huán)境過于潮濕，就會(huì)導(dǎo)致母線表面和絕緣子遭受污染。開關(guān)柜內(nèi)部存在水分也會(huì)引發(fā)污染問題，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣子出現(xiàn)損壞。絕緣子出現(xiàn)嚴(yán)重老化問題，也會(huì)導(dǎo)致性能失效。有些高壓開關(guān)柜在長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行的情況下，內(nèi)部材料磨損和老化問題過于嚴(yán)重，絕緣系數(shù)不斷降低，增加了開關(guān)柜隱患問題發(fā)生的概率［6］。

2.5 安裝和檢修風(fēng)險(xiǎn)比較大

一般情況下，在進(jìn)行高壓電網(wǎng)建設(shè)時(shí)對(duì)材料和設(shè)備應(yīng)用存在較高的要求。一旦電力企業(yè)沒有嚴(yán)格按照建設(shè)需求正確選擇材料和設(shè)備，也沒有做好質(zhì)量和性能檢測(cè)，將不合格材料和設(shè)備應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)中，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重事故。尤其是在安裝高壓電網(wǎng)時(shí)，如果電力企業(yè)沒有制定詳細(xì)的施工細(xì)則，則無(wú)法將其全面落到實(shí)處；如果施工人員也未嚴(yán)格按照制度要求標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，就會(huì)增加失誤發(fā)生的概率。高壓電網(wǎng)建設(shè)對(duì)施工工藝應(yīng)用存在較高要求，如果電力企業(yè)選用的施工技術(shù)過于落后，就無(wú)法提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，還會(huì)降低區(qū)域內(nèi)供電質(zhì)量。在安裝母線和導(dǎo)線時(shí)，因?yàn)樯婕暗膬?nèi)容比較煩雜，母線連接螺栓扭緊之后，如果沒有對(duì)固定性能進(jìn)行有效檢測(cè)，一旦使用期間出現(xiàn)松動(dòng)問題，就會(huì)導(dǎo)致線路運(yùn)行溫度不斷上升，進(jìn)而引發(fā)故障問題。在切斷分段匯流條和輸出線路之后，雖然可以有效排除故障問題，但也會(huì)對(duì)設(shè)備應(yīng)用產(chǎn)生一定影響。在對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行檢修時(shí)，如果出現(xiàn)電纜敷設(shè)不到位等問題，就會(huì)增加故障發(fā)生的概率。線纜頭部氣體無(wú)法徹底排除，在進(jìn)行線纜制造時(shí)，切斷線纜會(huì)引發(fā)絕緣破壞和接地不良等故障問題，還會(huì)導(dǎo)致線纜在運(yùn)行期間出現(xiàn)雜散電流和感應(yīng)電壓。

3 10kV開關(guān)柜故障問題解決措施

3.1 材料和設(shè)備質(zhì)量問題解決措施

在進(jìn)行開關(guān)柜選擇時(shí)，電力企業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注市場(chǎng)上的一些新型設(shè)備，要將性能更加優(yōu)越的產(chǎn)品用于電網(wǎng)建設(shè)中。在對(duì)各種類型的材料和設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，不僅要保證材料和設(shè)備規(guī)格、型號(hào)能夠符合開關(guān)柜建設(shè)要求，還需要做好質(zhì)量和性能檢測(cè)，只有檢測(cè)合格才能應(yīng)用到實(shí)際建設(shè)中。電力企業(yè)還需要選派專門的技術(shù)人員做好現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)材料和設(shè)備使用期間出現(xiàn)問題，則需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理。因?yàn)楫?dāng)前市場(chǎng)上的元件類型比較多，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)開關(guān)柜時(shí)，也需要對(duì)各種類型元件性能進(jìn)行準(zhǔn)確分析，要從安全性等角度出發(fā)，還要保證元件特性符合開關(guān)柜建設(shè)要求，并且能夠適應(yīng)復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境。

3.2 操作隱患解決措施

在對(duì)高壓開關(guān)柜操作隱患進(jìn)行預(yù)防和控制時(shí)，要做好高壓開關(guān)裝置選擇，并對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和管理。電力企業(yè)還要提高高壓開關(guān)柜的機(jī)械強(qiáng)度，避免斷路器設(shè)備使用期間對(duì)高壓開關(guān)柜運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。在進(jìn)行高壓開關(guān)柜操作時(shí)，要盡可能避免出現(xiàn)開關(guān)柜搖晃問題，只有這樣才能降低開關(guān)柜內(nèi)部元件變形和短路問題發(fā)生的概率。工作人員要定期對(duì)開關(guān)柜內(nèi)部線路運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)和分析，如果發(fā)現(xiàn)線路已經(jīng)出現(xiàn)老化或隱患問題，要對(duì)其及時(shí)進(jìn)行檢修和處理。工作人員要對(duì)開關(guān)裝置運(yùn)行溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，要制定有效通風(fēng)措施，避免開關(guān)裝置運(yùn)行期間溫度不斷上升，進(jìn)而對(duì)開關(guān)柜使用產(chǎn)生不良影響。工作人員要定期對(duì)開關(guān)裝置運(yùn)行溫度進(jìn)行檢測(cè)和分析，為溫度調(diào)控工作的開展提供有效數(shù)據(jù)支持。

3.3 提高防護(hù)水平

在對(duì)開關(guān)柜設(shè)備進(jìn)行防護(hù)時(shí)，要嚴(yán)格按照五重保護(hù)要求執(zhí)行。工作人員需要強(qiáng)化自身責(zé)任心，自覺規(guī)范自身行為。工作人員還可以通過對(duì)三頻耐壓變壓器設(shè)備進(jìn)行有效測(cè)試，并做好局部放電測(cè)試處理，明確設(shè)備防護(hù)效果。為了避免高壓開關(guān)柜使用期間因?yàn)殡娎|頭絕緣事故引發(fā)質(zhì)量問題，需要積極引進(jìn)信息化技術(shù)，提高智能化防護(hù)水平。

3.4 優(yōu)化絕緣性能

在設(shè)計(jì)高壓開關(guān)柜時(shí)，需要根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行需求，對(duì)高壓開關(guān)柜絕緣性能進(jìn)行完善和優(yōu)化。因?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)行期間繼電保護(hù)屬于非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，在設(shè)計(jì)高壓開關(guān)柜時(shí)，需要嚴(yán)格遵循繼電保護(hù)設(shè)計(jì)要求，還要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，對(duì)繼電器等設(shè)備功能進(jìn)行完善和優(yōu)化。要想提高高壓開關(guān)柜絕緣水平，還需要做好運(yùn)行環(huán)境優(yōu)化，并定期開展檢測(cè)工作。如果發(fā)現(xiàn)高壓開關(guān)柜內(nèi)部元件已經(jīng)出現(xiàn)老化或磨損問題，要對(duì)其及時(shí)檢修和更換。

4 提高安裝和檢修水平

在安裝高壓開關(guān)柜時(shí)，電力企業(yè)需要選擇專業(yè)技術(shù)人員開展相關(guān)操作，并且制定詳細(xì)的施工細(xì)則，將其落實(shí)到安裝的各個(gè)環(huán)節(jié)中，要保證工作人員能夠嚴(yán)格按照規(guī)章制度要求標(biāo)準(zhǔn)安裝，降低失誤問題發(fā)生的概率。每個(gè)安裝環(huán)節(jié)作業(yè)完成之后，都需要及時(shí)開展質(zhì)量檢測(cè)工作，只有檢查合格才能進(jìn)行下一環(huán)節(jié)操作，避免因?yàn)橘|(zhì)量問題對(duì)開關(guān)柜運(yùn)行效果產(chǎn)生不良影響。在對(duì)開關(guān)柜檢修時(shí)，要積極借助智能化軟件和設(shè)備，及時(shí)查找故障問題發(fā)生原因，并精確定位故障區(qū)域，為維修方案制訂提供有效支持。工作人員需要在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行全面檢修，并徹底排查隱患問題，只有這樣才能從根本上降低故障發(fā)生的概率。工作人員還要做好自我防護(hù)，避免檢修期間出現(xiàn)安全事故。

5 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行10kV開關(guān)柜設(shè)計(jì)時(shí)，要從安裝環(huán)節(jié)入手對(duì)故障問題進(jìn)行預(yù)防和控制。電力企業(yè)要組建更加專業(yè)的工作團(tuán)隊(duì)，并解決10kV開關(guān)柜運(yùn)行期間存在的問題。電力企業(yè)可以在開關(guān)柜中添加在線監(jiān)測(cè)裝置，通過對(duì)開關(guān)柜運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)提取，并對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對(duì)比分析，從而對(duì)異常情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決。電力企業(yè)還需要對(duì)開關(guān)柜典型故障問題進(jìn)行深入研究，并對(duì)影響開關(guān)柜運(yùn)行的因素進(jìn)行有效控制，要為開關(guān)柜的使用提供有力支持。電力企業(yè)還需要做好開關(guān)柜更新，為電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

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