10kV開關(guān)柜故障原因與應對措施研究

張 峰 侯 鵬

山東濟寧圣地電業(yè)集團有限公司金鄉(xiāng)金地電力安裝分公司 山東濟寧 272200

在我國的供電網(wǎng)絡中,10kV開關(guān)柜內(nèi)部擁有較多的結(jié)構(gòu)。連接各類引線,利于提升供電的穩(wěn)定程度,以上內(nèi)容為該設備的重要作用。當前,由于我國的電力技術(shù)正處于飛速發(fā)展階段,10kV開關(guān)柜的設計質(zhì)量和運轉(zhuǎn)效用得到了穩(wěn)步提升,在工作的過程中,故障出現(xiàn)的可能性大幅度降低。但是依然有很多需要解決的實際問題,以及部分無法避免的故障。

一、10kV開關(guān)柜常見故障

(一)絕緣故障

在10kV開關(guān)柜的工作過程中,極為常見的故障在于絕緣端故障,產(chǎn)生此類隱患的基本因素是組件磨損。一旦出現(xiàn)絕緣故障,開關(guān)柜會不斷向外散熱。正常狀態(tài)下,該故障通常出現(xiàn)在導線的連接點、閘刀等重要位置。導線連接不到位,開關(guān)柜的發(fā)熱量也會隨之不斷增加[1]。此外,在開關(guān)柜運轉(zhuǎn)時,內(nèi)部會產(chǎn)生大量的化學氣體,隨著時間的推移,閘刀表面容易出現(xiàn)銹蝕反應,提升發(fā)熱量。正常狀態(tài)下,開關(guān)柜的各類觸摸裝置通常與閘刀連接在一處,應用劣質(zhì)的材料可能會加劇熱能的生成。

在開關(guān)柜內(nèi)部,不管是哪部分的部件,如若沒有應用高品質(zhì)的材料,功效性都可能受到一定的影響,進而加劇開關(guān)柜出現(xiàn)隱患的可能性,降低輸電網(wǎng)的科學性和有效性。根據(jù)以往的各類數(shù)據(jù)和信息可知,觸發(fā)故障的根本原因通常有以下幾種:首先,MOA的各項參數(shù)不符合實際,進而引發(fā)組件出現(xiàn)故障。其次,開關(guān)柜內(nèi)部的互感裝置在設計的過程中未根據(jù)圖紙中的內(nèi)容進行,增加了開關(guān)柜發(fā)生絕緣故障的可能性。最后,在導線的制作過程中,銅絲的純凈度不滿足需求,橫截面面積較小,隨之容易誘發(fā)絕緣故障。

(二)互感故障

在10kV開關(guān)柜的內(nèi)部,存在較多電流和電壓互感裝置。利用相關(guān)組件,在輸電的過程中,在系統(tǒng)中實時上傳各類電流信息和電壓參數(shù)。因此,假如開關(guān)柜中的互感裝置品質(zhì)較差,容易引發(fā)較為嚴重的故障和風險問題。

(三)銜接故障

假如在線路設計的過程沒能應用優(yōu)質(zhì)的接線材料、焊接技術(shù),切面的設計不達標,此時開關(guān)柜中導線的銜接位置可能存在一定的安全隱患。在應用時,線路的電阻值較大,故障出現(xiàn)的概率也不斷提升,除此之外,當開關(guān)柜處于工作狀態(tài)時,內(nèi)部會產(chǎn)生大量的水分子,容易導致絕緣層磨損,還可能被電流擊穿,從而降低機組的穩(wěn)定度。

(四)斷路拒動

在對外輸電的過程中,10kV開關(guān)柜在工作的過程中,斷路拒動是其中較為常見的隱患之一。當該設備處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)時,隨著時間的不斷推移,機組內(nèi)部各個組件的安全系數(shù)也會隨之不斷下降[2]。由于組件外部的潤滑性降低,斷路拒動隨之產(chǎn)生。當開關(guān)柜內(nèi)部長時間存在大量的水分子,技術(shù)人員又無法及時有效地做出調(diào)整,就可能引發(fā)開關(guān)組件腐蝕、彈簧回彈能力下降等情況。情節(jié)嚴重者,還可能引發(fā)設備失效,發(fā)生拒動問題。

(五)氣體泄漏

技術(shù)人員在輸電網(wǎng)的施工過程中,時常應用SF6氣態(tài)開關(guān)柜。在該種類的開關(guān)柜中,SF6是一類絕緣系數(shù)較高的物質(zhì),在工作時,可能會對干擾開關(guān)柜的正常運轉(zhuǎn)。值得注意的是,在輸電網(wǎng)絡中,技術(shù)人員會安放大量的開關(guān)柜。因此,如果沒能實現(xiàn)全方位監(jiān)管,可能導致SF6等氣體釋放在空氣中,造成不必要的風險問題。

(六)開關(guān)制動

在10kV開關(guān)柜的工作過程中,為提升保護效果,阻斷裝置和壓力開關(guān)會互相制約。在開關(guān)柜運轉(zhuǎn)時,一旦阻斷裝置內(nèi)部的指針無法接觸開關(guān),不僅會導致裝置內(nèi)部的隱患加劇,還可能干擾輸電網(wǎng)絡的安全與穩(wěn)定。

(七)異常發(fā)熱

當開關(guān)柜處于工作狀態(tài)時,極易散發(fā)大量的熱能。即便如此,部分發(fā)熱現(xiàn)象即使是在正常狀態(tài)下也極易出現(xiàn)。但是如果熱量持續(xù)增加,則代表在開關(guān)柜內(nèi)部的某段線路可能存在安全問題。一般情況下,線路的纏繞圈數(shù)過量容易增強熱能。開關(guān)柜散發(fā)熱量的類型有以下幾種:連接處散熱、導線散熱和旋渦散熱。

在10kV開關(guān)柜的運轉(zhuǎn)時,熱量通常源自于各級輸電線路。但是如果機組的熱能散發(fā)異常,過度散熱,就可能導致開關(guān)柜內(nèi)部的溫度過高,如若沒能得到有效的控制,可能引發(fā)更為嚴重的隱患。導體散熱通常為母體生熱,因為母體在較長的一段時間內(nèi)荷載量較大,在此基礎上,熱能的釋放量可能超量。除此之外,當前在我國的各類加工廠中,母體在制造過程中可能會摻雜部分其他物質(zhì),整個線路中的電阻值會隨之不斷升高,熱能的生成量會不斷提升。另外,在串聯(lián)的過程中,一旦連接點、導線、互感裝置出現(xiàn)問題,刀閘處就可能存在被化學物質(zhì)侵蝕的可能性。旋渦發(fā)熱通常源自于擋板中的各類物質(zhì),電荷量越高,電阻值也越大,發(fā)熱量也會不斷增高。

(八)其他

除以上幾方面外,10kV開關(guān)柜在運轉(zhuǎn)的過程中,如果各類生物誤入其中,可能會導致出現(xiàn)斷路等故障,技術(shù)人員誤觸也可能導致故障出現(xiàn)。盡管動物進入的頻率較低,但是對開關(guān)柜的威脅較為嚴重,工作人員需要提升針對相關(guān)問題的重視程度。

二、10kV開關(guān)柜故障原因

(一)材料和質(zhì)量

一般情況下,開關(guān)柜中的斷路裝置通常為一次性組件。在運轉(zhuǎn)的過程中,一旦電壓較高、電阻值較大時,就可能出現(xiàn)一系列的故障問題。正常狀態(tài)下,通常在以下幾方面體現(xiàn)出來。首先,在開關(guān)閉合后,假如設備之間沒能有效銜接,極易導致開關(guān)柜失靈。在運轉(zhuǎn)的過程中,各類組件還存在形變的可能性。其次,一旦線路中存在短路問題,線路中的電荷量會隨之不斷提升。但是如若開關(guān)柜的剛性較低,就可能提升各個連接點位的電阻值,進而摩擦生熱,產(chǎn)生明火。在此基礎上,還存在爆炸的可能性,降低開關(guān)柜的安全系數(shù)。最后,在長期的應用過程中,各個連接點在不斷摩擦的過程中會出現(xiàn)一定量的熱,進一步降低連接點的連接截面,引發(fā)導線連接失效。

(二)裝配與檢修

在輸電網(wǎng)的施工與維護過程中,如果技術(shù)人員沒能掌握專業(yè)的技術(shù)水準,不僅不能確保線路運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定程度,還會引發(fā)較為嚴重的風險問題。在線路的維護階段,關(guān)于母體導線的裝配和修理,工作人員需要耗費大量的精力。擰緊連接母體導線后,各類螺母也要及時固定,導線在接入系統(tǒng)后,會持續(xù)不斷地向外散熱,阻斷線路內(nèi)部的電流,降低故障的存在率[3]。工作人員在檢測的過程中,常常會因為人為原因,導致電纜連接失效,造成較為嚴重的線路故障。出現(xiàn)故障的根本原因在于機組內(nèi)部依然存在大量的氣態(tài)物質(zhì)。因此,技術(shù)人員在裝配電纜線時,極易因為操作失誤,導致絕緣物質(zhì)磨損、接地線沒能與地面有效銜接。除此之外,在設備的工作階段,還可能出現(xiàn)某種非常的電荷。

(三)絕緣物質(zhì)含量

在輸電網(wǎng)的安裝過程中,采用高標準的施工材料和優(yōu)質(zhì)的施工設備會在一定程度上提升供電的穩(wěn)定度。不僅如此,在電網(wǎng)的優(yōu)化和建設階段,為增強供電效率,需要提高材料的高效性。現(xiàn)階段,絕緣材料的品質(zhì)是引發(fā)開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)風險的主要因素。情況嚴重者可能導致點位銜接不到位。因為絕緣層的厚度較低,正常情況下,在灰塵沉積、空氣中的水分含量較高時,各類組件的使用年限會有所下降,加重絕緣物質(zhì)的磨損率。

三、10kV開關(guān)柜故障的應對措施

(一)熱量測試

在10kV開關(guān)柜的工程過程中,最為常見的故障類型即為散熱異常,現(xiàn)階段,伴隨著科學技術(shù)的不斷提升,工作人員在線路的檢修過程中可以應用高品質(zhì)的檢測手段,以此保證相關(guān)技術(shù)能夠得到廣泛應用。如此一來,技術(shù)人員可以時刻觀察開關(guān)柜機組的各類參數(shù)和狀態(tài),工作人員還能及時了解機組內(nèi)部各個組成部分的實際溫度。除此之外,技術(shù)人員還可以在機組中輸入溫度參數(shù),一旦系統(tǒng)存在安全問題時,工作人員能夠在第一時間處理,避免風險系數(shù)不斷提升。

如果想要從根本上減少10kV開關(guān)柜內(nèi)部的水分含量,技術(shù)人員可以應用各類祛濕設備。此外,還需要提升開關(guān)柜的密封程度,降低水分子進入機組的可能性,避免水分子存在率過高,影響設備的穩(wěn)定。結(jié)合實際情況,按時完成開關(guān)柜的檢測工作,全面了解組件內(nèi)部的含水量。在布置干燥設備時,需要將開關(guān)柜放置在相對干燥的環(huán)境中。

(二)更新手段

現(xiàn)階段,我國的科技水平正處于高速發(fā)展階段,還一直處在優(yōu)化前提下。所以,為提升10kV開關(guān)柜的穩(wěn)定程度和安全系數(shù),應及時完成換新工作。借助先進的技術(shù)手段,如此可以在第一時間明確開關(guān)柜的運行狀態(tài),降低因人為因素引發(fā)的故障。所以,各類職能部門的工作人員都應增強關(guān)于開關(guān)柜的重視程度,圍繞社會現(xiàn)狀和發(fā)展前景,完成開關(guān)柜的優(yōu)化,借助科學有效的管理裝置,避免開關(guān)柜出現(xiàn)故障的可能性。

(三)優(yōu)化環(huán)境

在輸電網(wǎng)中,為有效處理故障,技術(shù)人員應建造出一類科學有效的10kV開關(guān)柜。在開關(guān)柜的設計過程中,可以從以下幾方面著手:其一,派遣專業(yè)的技術(shù)人員前往實地調(diào)查,明確開關(guān)柜的工作環(huán)境。在設計時,遵從用戶的應用需求和建議。其二,在組件的設計階段,還應注重開關(guān)柜組件的品質(zhì),降低因不必要的問題,造成開關(guān)柜出現(xiàn)故障。其三,在制定開關(guān)柜的設計過程中,需要圍繞當?shù)氐膶嶋H情況和自然因素,對癥取材[4]。設計出高水準的制造計劃,應用優(yōu)質(zhì)的組件,在設備的生產(chǎn)階段,嚴格把控開關(guān)柜的品質(zhì)。除此之外,在組裝的過程中,還應確保生產(chǎn)車間始終保持清潔狀態(tài)。在生產(chǎn)階段,應將各個零部件數(shù)據(jù)的誤差值控制在一定的范圍內(nèi),優(yōu)化制造技藝,提升檢測力度。

在輸電網(wǎng)中,繼電保護裝置是其中較為重要的組件。因此,技術(shù)人員在方案的設計過程中應遵照行業(yè)規(guī)定。但是,此類工作不能是循環(huán)往復的。在設計階段,為確保輸電網(wǎng)的穩(wěn)定度,應更新設計方法。與此同時,當裝置中的電荷量較低時,技術(shù)人員應及時完成換新工作,將各類數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)中,增強設備的安全性。

(四)管控品質(zhì)

在我國的市場中,設備的各個制造商在人們心目中的信譽度有所區(qū)別。所以,在設備的采購過程中,技術(shù)人員應多方了解,與資質(zhì)齊全的生產(chǎn)廠商合作,挑選優(yōu)質(zhì)的材料和設備。在此基礎上,還需要配備優(yōu)質(zhì)的組件,避免開關(guān)柜的運轉(zhuǎn)過程中受到干擾。除此之外,在設備的制造階段容易受到多方因素影響,例如車間的整潔程度和溫濕度。所以,在組件的生產(chǎn)過程中,應提高管控力度,生產(chǎn)出品質(zhì)達標的開關(guān)柜。工作人員還需要重點檢測設備中的絕緣物質(zhì)含量,確保設備的截面始終保持平滑狀態(tài),增強組件的穩(wěn)定度。

技術(shù)人員在輸電網(wǎng)的規(guī)劃和設計過程中,導致開關(guān)組件中存在故障的可能性有很多。為避免相關(guān)問題出現(xiàn)的可能性,需要應用有效的手段。在我國的市場上,開關(guān)柜的構(gòu)成組件多種多樣,工作人員在方案的設計過程中,應全面了解各類材料的特點,圍繞設備的安全系數(shù)和穩(wěn)定度綜合考量,將設備調(diào)試到合理的狀態(tài)下。如果想要最大限度地增強各類組件的科學性,應將其放置在優(yōu)質(zhì)的環(huán)境中。因此,為滿足生產(chǎn)所需,可以使用質(zhì)量較高的原材料,確保設備始終在穩(wěn)定的狀態(tài)下運行。

(五)落實調(diào)試

在10kV開關(guān)柜正式投入使用前,生產(chǎn)廠商需要落實較為嚴格的測試和檢驗,重點檢測開關(guān)柜中絕緣材料的持久性。所以,開關(guān)柜的生產(chǎn)廠商應借助科學有效的測試裝置,制定較為完備的檢測程序,保證開關(guān)柜的測試工作可以落到實處。此外,在開關(guān)柜的安裝過程中,工廠內(nèi)部的技術(shù)人員需要前往現(xiàn)場參與安裝,遵照行業(yè)內(nèi)部的各類規(guī)則完成安裝和測試,以此降低在裝配階段出現(xiàn)問題的可能性。

(六)重視巡視

如果想要及時有效地解決10kV開關(guān)柜在工作過程中存在的故障與隱患,工作人員應落實相應的檢測工作。在檢修時,還需要時刻關(guān)注開關(guān)柜的響動和生熱情況。如果在檢測過程中,溫度和聲音都不在穩(wěn)定范圍內(nèi),應降低線路中的電荷量,將產(chǎn)生的熱量管控在科學的范圍中[5]。不僅如此,在開關(guān)柜的運轉(zhuǎn)階段,極易外界環(huán)境干擾。所以,可以在必要時,根據(jù)工作環(huán)境挑選最佳的機械設備。比如在溫度較高、水分子含量較高的環(huán)境中,應及時開窗通風,保持空氣流通。在設備安裝階段,加裝部分擁有干燥效用的機器。如此,不僅能夠做到快速散熱,還能提升開關(guān)柜的穩(wěn)定程度和安全系數(shù)。

(七)制定措施

如果因為人為因素,導致10kV開關(guān)柜在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)故障。技術(shù)人員不僅要設計出較為完備、可行度高的管理體系,還需要提升關(guān)于工作人員的培訓力度,避免因人工導致故障的發(fā)生。除此之外,工作人員還需要增強巡視力度,一旦出現(xiàn)故障,也應在第一時間提交給管理者,并及時處理。

四、應用案例

2022年7月14日,我國的某變電站內(nèi)部,10kV開關(guān)柜在運轉(zhuǎn)的過程中,641號開關(guān)閉合失效,信號傳輸失靈。負責該機組管理工作的技術(shù)人員在發(fā)現(xiàn)上述內(nèi)容后,在第一時間上報給領導部門。接到檢測指令時,工作人員首先將機組的開關(guān)關(guān)閉,全面開展針對開關(guān)柜的檢修,但是在檢測的過程中并未發(fā)現(xiàn)故障存在的位置。技術(shù)人員手動開啟開關(guān)后,指示燈依然沒能亮起。但是在偶然的狀態(tài)下,指示燈又恢復了正常狀態(tài)。此時相關(guān)設備處于斷路狀態(tài),技術(shù)人員更換被動線路時,設備的各項參數(shù)始終保持穩(wěn)定。由此可見,故障出現(xiàn)在分支線路的開關(guān)處。

結(jié)語

綜上所述,在輸電網(wǎng)中,開關(guān)柜的作用非常重要。在10kV開關(guān)柜在運行過程中存在各類故障問題,比如組件過度損耗、絕緣層磨損、散熱效果較差等問題。如果沒能解除隱患,不僅會降低供電效率,還可能威脅到工作人員的人身安全。想要及時處理上述問題,技術(shù)人員應借助科學有效的手段,提升故障的檢測效率,定期完成設備的更換,降低故障出現(xiàn)的可能性,避免不必要的成本支出。