10kV高压开关柜故障原因分析及措施

10kV高压开关柜故障原因分析及措施

唐朝师

（广西钦州鑫源电力勘察设计有限公司百色分公司533600)

摘要：伴随电力系统改革工作的逐步完善化，致使10kV高压开关柜在电力领域中应用范围得以全面化、广泛化。其中，10kV高压开关柜既是对电力系统运行状态的维护，还可在系统故障发生时，对相邻设备予以断开，以此保证电力设备、操作人员的安全。但是，结合电力企业当前发展现状，发现其关于10kV高压开关柜故障判断和处理等层面仍存在较大不足，从而对电力系统稳定性、安全性运行条件造成影响。因此，本文对此进行了分析。

关键词：10kV高压开关柜；故障分析；解决对策

一、导致10kV高压开关柜故障的具体因素

1.1绝缘因素

绝缘能力是高压开关柜的一大影响因素，由于市场上电力产品的质量层次不一，电力工程建设中使用低质量产品破坏了设备的绝缘性能。如：避雷器手车、PT手车等的外观尺寸和元器件的配置不统一，避雷器手车、PT手车等实际运行中，会因为外界环境指标的变化而使其性能减弱。另外，一般低于10kV电压等级的成套设备的主回路或联络桥所用的铜排规格不一，这时有的会增加诸如热缩管、冷缩管等绝缘层来增加安全性。而电力系统高负荷运行往往会对铜排造成一定的损坏，使其绝缘层的性能趋于老化，容易造成一次相间直接放电的事故。

1.2安装、检修维护隐患

高压开关柜设备安装和检修工艺不高，非但起不到保障设备安全的作用，反而造成设备不安全隐患。母线及各出线安装或检修工作由于检修工作量大，容易出现个别母排连接螺栓固定不紧，运行后连接处发热，造成整段母线及各出线强迫停电处理。在高压开关柜事故中，因电缆制作工艺不良而引起的柜内短路事故不少，制作隐患主要有电缆头内部气体未全部排尽、电缆制作过程中刀割造成绝缘层损坏、电缆屏蔽接地不良，运行中屏蔽层出线感应电压或形成环流等。

1.3质量因素

质量因素包括电力设备、电力材料二个方面。电力工程改造需用到诸多不同的设备及材料，其质量好坏对系统的发电、供电也会造成明显的影响。就目前开关柜存在的故障来说，隔离触头的质量不合格会造成手车柜的隔离触头因接触不良，最终引起电弧故障的发生。

由于绝缘子头部内部绝缘能力偏弱，环氧浇注互感器和酚醛氧玻璃绝缘子的质量差，这种材料的质量及性能与电力标准规定的要求相差甚远。电力系统在正常运行状态下，会引起不同程度的尘埃积聚、受潮，使得构件的绝缘性能老化。调查显示，许多电力设备在标准状态下依旧会出现爬电现象，这对电力系统的安全性是极为不利的。

1.4五防隐患

目前高压开关柜的五防措施主要采用的有机械联锁、电磁锁、五防程序锁。机械联锁主要控制开关、隔离开关、接地隔离开关以及网门之间的相互闭锁，电磁锁主要用于判断设备是否带电从而闭锁后网门，而程序锁用于整个高压开关柜所有操作步骤之间的联锁，三种闭锁方式各有利弊，所以经常配合使用。但三种闭锁方式重复使用也造成操作繁琐、工作量大、维护困难等问题。甚至部分五防措施不能满足五防逻辑，如KYN型、XGN型高压开关柜后网门操作，需要在出线侧接地隔离开关合闸后方可打开，无法实现接地前的验电工作，存在带电合接地刀闸的隐患。

1.5操作因素

断路器在10kV开关柜中属于一次性的主体设备，在运行期间要面临大电流、高电压等环境，这些都会影响到设备的运行状态。主要表现为：1）柜体的机械强度不够，当短路电流流经开关的时候，在电动力的作用下而导致柜体与开关之间发生位移，从而致使触头间接触电阻急剧增大，而产生电弧，甚至会引起爆炸。2）静触头或动触头在长期的使用过程当中，因为它们之间相互的机械磨损而导致接触点或面的减少，从而造成触头之间接触不良的现象。3）设备安装中因操作不当破坏了结构的完整性，如：动静触头插入不标准，接触电阻过大易引起不同的故障问题。操作中的拒动、误动等均是开关柜事故的诱发因素，主要表现在：首先，操动机构以及传动系统的机械故障引起的开关柜故障，这种情况体现于卡涩、部件变形或位移、脱扣失灵等；其次，由于电气控制及辅助回路引起的故障，该情况会造成保护装置难以正常执行命令。

二、防范10kV高压开关柜故障的措施

2.1材料选型

电力系统设计阶段应注重开关柜的故障防范，对潜在的安全隐患实施必要的处理。开关柜设计的关键内容包括：柜体、断路器等一次元器件的选型，全面分析各种元器件的性能，从稳定性、可靠性等方面优化设计，如：对柜体内的元器件科学分布，使设备在更加优越的环境下完成操作。考虑到用户的实际需求，可选择高性能的材料组装系统，如：变电站、开闭站等要选用进口材料，提高设备运行的安全系数。

2.2爬电比距

爬电比距是高压开关柜设计的重点参数，该指标控制的可靠性影响着系统正常运行的性能。依照国家标准，高压开关柜中的各组件及其支持绝缘件的外绝缘爬电比距为纯瓷绝缘不小于18mm/kV，有机绝缘不小于20mm/kV。为了达到这一功能要求，电力单位应严格控制组配件的规格，尽可能找专业厂家订做，以保证电力系统的优越性能。

2.3安全方面

安全用电是电力行业长期研究的重点，柜内各相导体之间与对地净距必须满足电力行业标准：相间及对地空气间隙在125mm以上。若运用了复合绝缘结构，则要加强绝缘材料介电常数的配合，这不仅有助于防止人身伤亡事故的发生，也能避免盐雾污闪以及有害气体对母线的腐蚀。

2.4环境方面

外在环境对高压开关柜的事故影响较大，防范故障发生时应注意环境的监测控制。如：对通风窗可以通过加装网栅或过滤网的方法，来降低进入开关室的灰尘量，而对于较潮湿的开关室，可以加装红外线灯的加热或去湿装置来降低潮湿度。

2.5性能方面

继电保护是电力系统的保护结构，其需在设计安装时严格按照标准操作。通常要不断改善继电保护对运行方式变化的适应性能，使其更好地服务于系统的运行。另外，当断路器容量不足时，继电器应该及时更换，对一些重要的参数指标需重新规划设计。

三、结语

在保证10kV高压开关柜的安全稳定性工作中，电力公司需要建立科学的管理体系，努力提高相关工作人员的技术水平和综合能力素质，工作中以相关的国家标准为准则，严格操作规程做好自身的工作。要从根源上对故障因素进行摸排，有效降低10kV高压开关柜故障的发生率，以保证电力系统安全稳定性。

参考文献：

[1]黄志勇.变电站10kV开关柜的故障分析及措施[J].科技与企业，2011.

[2]刘文佳.10kV大电流开关柜故障原因分析及防治措施[J].农村电气化，2012.

[3]杨军伟.一起典型10kV开关柜故障分析及其防范对策[J].电工技术：理论与实践，2015.