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，中壓開關(guān)柜在電力系統(tǒng)中用量大增，運行中故障也越發(fā)常見，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：開關(guān)柜；故障；防范處理

中圖分類號：TM89 文獻標識碼：A 文章編號：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配電開關(guān)柜在電力系統(tǒng)中大量使用，運行中經(jīng)常會發(fā)生電氣故障，造成物質(zhì)和經(jīng)濟損失。隨著電網(wǎng)不斷擴大和對供電可靠性要求不斷提高，加強對配電設(shè)備運行故障的原因分析及預(yù)防處理，對加強設(shè)備保護，有效降低故障發(fā)生時設(shè)備的損壞程度，保證設(shè)備的長期安全運行有重要意義。

1 開關(guān)柜故障因素

通常中壓開關(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，按斷路器型號分為真空開關(guān)柜、少油開關(guān)柜、SF6開關(guān)柜等。由于開關(guān)柜型號較多，綜合了斷路器、負荷開關(guān)、接觸器、高壓熔斷器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)及所用變以及控制、測量、保護、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，各個環(huán)節(jié)都可能引起缺陷和故障。歸納起來，故障因素大致有以下幾種。

1.1 機械故障

機械故障包括機構(gòu)拒動、誤動故障和斷路器本體開斷關(guān)合故障。拒動、誤動故障是開關(guān)柜最主要的故障，原因分兩類：一類是由操動機構(gòu)和傳動系統(tǒng)機械故障造成，包括機構(gòu)卡澀，部件變形、位移或損壞，分合閘鐵芯松動、卡澀，軸銷松斷，脫扣失靈等；另一類是由電氣控制和輔助回路造成，包括二次接線接觸不良，接線錯誤，分合閘線圈因機構(gòu)卡澀或轉(zhuǎn)換開關(guān)不良而燒損，輔助開關(guān)切換不靈，以及操作電源、合閘接觸器、微動開關(guān)等故障。開斷關(guān)合故障包括：少油斷路器噴油短路、滅弧室燒損、開斷能力不足、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)是空氣間隙不達標而擊穿、外絕緣對地閃絡(luò)擊穿，內(nèi)絕緣對地閃絡(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。開關(guān)柜銅排上包覆的絕緣層在高負荷下還會逐漸老化，影響絕緣性能。

1.3 發(fā)熱故障

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

隔離開關(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，但往往由于隔離開關(guān)本身質(zhì)量、開關(guān)柜體的裝配精度、現(xiàn)場的調(diào)整試驗存在問題和疏忽而不能有效保證。

斷路器小車的觸臂上的觸頭和滅弧室上下部接線座是容易發(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導致發(fā)熱，斷路器安裝時偏離正常位置也會造成接觸不良。短路電流流過斷路器可能導致其與柜體間發(fā)生位移，增大了觸頭間電阻，觸頭間長時間相互摩擦也會造成接觸不良，操作中的拒動和誤動會導致結(jié)構(gòu)完整性遭到破壞。

開關(guān)柜導體過熱主要是由于主母排電流負荷過大，如果所用銅材或鋁材純度不高就會出現(xiàn)電阻過大，從而導致過熱。大電流開關(guān)柜內(nèi)主變進線和母線都從穿柜套管穿過各金屬隔板，當電流很大時渦流磁滯損耗引起的發(fā)熱也將非常嚴重，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致高壓熔斷器熔斷。單相接地故障導致的高壓熔斷器熔斷還可能引起局部過電壓使得臨近相擊穿，從而引起兩相相間短路甚至更嚴重的后果。

1.5 安裝檢修維護隱患

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)量問題

不合格元器件會嚴重影響供電穩(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行中會出現(xiàn)劇烈爬電，不合格穿柜套管會炸裂或碎裂，威脅供電安全。

1.7 防護性能

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

2 中壓開關(guān)柜故障防范處理措施

針對以上典型故障原因，可以采取以下針對性的防范處理措施。

2.1 機械問題

完善開關(guān)柜設(shè)計及機械加工制造工藝質(zhì)量管控。首先，產(chǎn)品設(shè)計是關(guān)鍵，在對開關(guān)柜運行環(huán)境充分調(diào)研基礎(chǔ)上，結(jié)合客戶意見、當?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀及氣候等多種因素進行設(shè)計，選擇質(zhì)量可靠的開關(guān)柜元器件。另外要嚴把質(zhì)量關(guān)，保證車間清潔衛(wèi)生，加強工藝改進與檢查并努力降低誤差。

處理拒動、誤動等故障，需要控制操動機構(gòu)的協(xié)調(diào)性，讓各機械構(gòu)件靈活地運轉(zhuǎn)以避免配件磨損。同時，盡可能簡化高壓開關(guān)柜控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，重點對控制回路進行必要的改良，通過電力試驗檢測開關(guān)柜設(shè)備是否出現(xiàn)故障，配合遠程監(jiān)測系統(tǒng)以及時采取措施處理。

2.2 發(fā)熱問題

首先，應(yīng)規(guī)范檢修維護制度，日常設(shè)備的維護和檢修要按照相關(guān)的規(guī)范進行，培養(yǎng)工作人員的良好工作習慣，要求工作人員學習操作章程，了解操作流程。例如在操作開關(guān)手車時，應(yīng)推至設(shè)計的位置上，使動、靜觸頭緊密接觸。其次，要進行預(yù)防性試驗，需把本次得到的數(shù)據(jù)與以前的歷史數(shù)據(jù)進行對比分析。最后，與制造商溝通，正確選擇手車觸頭，以免開關(guān)柜超負荷運行。此外，要結(jié)合電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)等，應(yīng)用溫升實時在線監(jiān)測系統(tǒng)及時報警。

高壓開關(guān)柜內(nèi)斷路器運行中，出現(xiàn)油斷路器嚴重缺油、SF6斷路器氣體壓力異常、液壓（氣動）操動機構(gòu)壓力異常導致斷路器分合閘閉鎖時，嚴禁對斷路器進行操作。斷路器開斷故障電流后，值班人員應(yīng)對斷路器進行巡視檢查。斷路器對故障線路實行強送后，無論成功與否，均應(yīng)對斷路器進行仔細檢查。斷路器發(fā)生拒分時，應(yīng)將發(fā)生拒動的斷路器脫離系統(tǒng)，待查明拒動原因并消除缺陷后方可投入。

2.3 電氣及絕緣問題

在安裝開關(guān)柜時要符合設(shè)計要求，以防接地電阻過大，出現(xiàn)局部過電壓。要確保柜體和柜內(nèi)電器接地，避免在單相接地時出現(xiàn)電弧飛弧現(xiàn)象，引起相間短路。

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

運行巡視時，要注意隔離開關(guān)絕緣子瓷件及法蘭有無裂紋，夜間巡視時應(yīng)注意瓷件有無異常電暈現(xiàn)象。進行隔離開關(guān)倒閘操作時應(yīng)嚴格監(jiān)視隔離開關(guān)的動作情況，如發(fā)現(xiàn)卡澀應(yīng)分析原因并進行處理，嚴禁強行操作。

處理絕緣故障要結(jié)合其引發(fā)原因，采取針對性的故障處理措施，如：更換新的絕緣儀器，選擇高性能的避雷裝置，調(diào)整開關(guān)柜內(nèi)外部的接線情況等。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)境下導致絕緣水平降低，引發(fā)擊穿。要提高開關(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

開關(guān)柜應(yīng)進行嚴格的出廠調(diào)試與試驗，嚴格按照規(guī)范進行現(xiàn)場安裝調(diào)試工作，要加強運行檢修人員技術(shù)培訓工作，使之熟悉和掌握所管轄范圍內(nèi)高壓開關(guān)設(shè)備的性能和安裝、檢修、運行的技術(shù)要求，總結(jié)高壓開關(guān)設(shè)備的事故教訓。加強開關(guān)柜清掃，改善其運行環(huán)境，認真巡檢，及時上報。

3 結(jié)語

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

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