10kV高壓開關(guān)柜故障原因及防范措施
發(fā)布時間：2020-12-02
關(guān)鍵詞：10kV高壓開關(guān)柜；故障；防范措施
引言
近年來電力行業(yè)進行了深入改革，l0kv高壓開關(guān)柜的使用也變得更為普及。開關(guān)柜不僅維持了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，而且在各種故障狀態(tài)下可斷開連接的設(shè)備，保證了設(shè)備及操作人員的安全。從長期發(fā)展的角度考慮，電力企業(yè)需加強10kV高壓開關(guān)柜故障診斷及采取相應的處理措施，使其在系統(tǒng)中發(fā)揮更加全面的安全作用。
1導致10kV高壓開關(guān)柜故障的具體因素
1．1環(huán)境因素
從長期運行經(jīng)驗看，外在條件對高壓開關(guān)柜的影響作用甚大，環(huán)境因素往往會限制開關(guān)柜作用的穩(wěn)定發(fā)揮。以污閃事故為例，開關(guān)柜受環(huán)境影響而發(fā)生的故障表現(xiàn)在：首先，正常條件下開關(guān)柜不會出現(xiàn)污閃事故，其基本上保持著正常的運行狀態(tài)。但如果外界環(huán)境處于潮濕狀態(tài)，造成絕緣子及母線表面的積污增多，持續(xù)潮濕的環(huán)境極易引發(fā)污閃事故。其次，絕緣子的泄漏距離偏小，這種情況難以滿足污穢和潮濕環(huán)境的要求，一段時間運行后也會使得污閃絡(luò)概率的增大。
1．2老化因素
隨著社會用電量的增多，原先安裝的電力設(shè)備開始處于老化階段，各種裝置及元器件性能日趨下降。如：真空斷路器在使用過程中易發(fā)生不同的故障，特別是電流值處于異常變化的故障發(fā)生率更高。真空泡在真空度明顯降低或者在運行中受損后，真空斷路器的整體性能就會隨之降低，當出現(xiàn)故障時就容易發(fā)生爆炸事故。同時變電站的高壓柜，在系統(tǒng)負荷增加后，系統(tǒng)的短路電流和容量也會隨之增加。若真空斷路器的電流值難以達到系統(tǒng)運行的標準，其常會受到短路故障的影響而降低性能。這些問題的存在都會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
1．3絕緣因素
絕緣能力是高壓開關(guān)柜的另一大影響因素，由于市場上電力產(chǎn)品的質(zhì)量層次不一，電力工程建設(shè)中使用低質(zhì)量產(chǎn)品破壞了設(shè)備的絕緣性能。如：避雷器手車、PT手車等的外觀尺寸和元器件的配置不統(tǒng)一，避雷器手車、PT手車等實際運行中，會因為外界環(huán)境指標的變化而使其性能減弱。另外，一般低于10kV電壓等級的成套設(shè)備的主回路或聯(lián)絡(luò)橋所用的銅排規(guī)格不一，有的還另外增加諸如熱縮管、冷縮管等的絕緣層來增加安全性。電力系統(tǒng)高負荷運行會對銅排造成一定的損壞，使其絕緣層的性能趨于老化，容易造成一次相間直接放電的事故。
除此之外，爬距和空氣間隙過小也會引起開關(guān)柜出現(xiàn)絕緣問題。如：手車柜，使用時為縮短柜體的外形尺寸，往往會減少裝于柜內(nèi)的斷路器，隔離插頭相間或?qū)Φ氐木嚯x，結(jié)構(gòu)改造后并沒有加強絕緣措施，導致開關(guān)柜正常使用后的故障發(fā)生率提高。
1．4質(zhì)量因素
質(zhì)量因素包括電力設(shè)備、電力材料2個方面。電力工程改造需用到諸多不同的設(shè)備及材料，其質(zhì)量好壞對系統(tǒng)的發(fā)電、供電也會造成明顯的影響。就目前開關(guān)柜存在的故障來說，隔離觸頭的質(zhì)量不合格會造成手車柜的隔離觸頭因接觸不良，最終引起電弧故障的發(fā)生。由于絕緣子頭部內(nèi)部絕緣能力偏弱，環(huán)氧澆注電互感器和酚醛氧玻璃絕緣子的質(zhì)量差，這種材料的質(zhì)量及性能與電力標準規(guī)定的要求相差甚遠。電力系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下，會引起不同程度的塵埃積聚、受潮，使得構(gòu)件的絕緣性能老化。調(diào)查顯示，許多電力設(shè)備在標準狀態(tài)下依舊會出現(xiàn)爬電現(xiàn)象，這對電力系統(tǒng)的安全性是極為不利的。
1．5操作因素
斷路器在10kV開關(guān)柜中屬于一次性的主體設(shè)備，在運行期間要面臨大電流、高電壓等環(huán)境，這些都會影響到設(shè)備的運行狀態(tài)。主要表現(xiàn)為：(1)柜體的機械強度不夠，當短路電流流繹開關(guān)的時候，在電動力的作用下而導致柜體與開關(guān)之間發(fā)生位移，從而致使觸頭間接觸電阻急劇增大，而產(chǎn)生電弧，甚至會引起爆炸。(2)靜觸頭或動觸頭在長期的使用過程當中，因為它們之間相互的機械磨損而導致接觸點或面的減少，從而造成觸頭之問接觸不良的現(xiàn)象。(3)設(shè)備安裝中因操作不當破壞了結(jié)構(gòu)的完整性，如：動靜觸頭插入不標準，接觸電阻過大易弓1起不同的故障問題。操作巾的拒動、誤動等均是開關(guān)柜事故的誘發(fā)因素，主要表現(xiàn)在：首先，操動機構(gòu)以及傳動系統(tǒng)的機械故障引起的開關(guān)柜故障，這種情況體現(xiàn)于卡澀、部件變形或位移、脫扣失靈等；其次，南于電氣控制及輔助回路引起的故障，該情況會造成保護裝置難以正常執(zhí)行命令。
2防范10kV高壓開關(guān)柜故障的措施
2．1材料選型
電力系統(tǒng)設(shè)計階段應注重開關(guān)柜的故障防范，對潛存的安全隱患實施必要的處理。開關(guān)柜設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容包括：柜體、斷路器等一次元器件的選型，全面分析各種元器件的性能，從穩(wěn)定性、可靠性等方面優(yōu)化設(shè)計，如：對柜體內(nèi)的元器件科學分布，使設(shè)備存更加優(yōu)越的環(huán)境下完成操作?？紤]到用戶的實際需求，可選擇高性能的材料組裝系統(tǒng)，如：變電站、開閉站等要選用進口材料，提高設(shè)備運行的安全系數(shù)。
2．2爬電比距
爬電比距是高壓開關(guān)柜設(shè)計的重點參數(shù)，該指標控制的可靠性影響著系統(tǒng)正常運行的性能。依照國家標準，高壓開關(guān)柜中的各組件及其支持絕緣件的外絕緣爬電比距為純瓷絕緣不小于18mm／kV，有機絕緣不小于20mm／kV。為了達到這一功能要求，電力單位應嚴格控制組配件的規(guī)格，盡可能找專業(yè)廠家訂做，以保證電力系統(tǒng)的優(yōu)越性能。
2．3安全方面
安全用電是電力行業(yè)長期研究的重點，柜內(nèi)各相導體之間與對地凈距必須滿足電力行業(yè)標準：相間及對地空氣間隙在125mm以上。若運用了復合絕緣結(jié)構(gòu)，則要加強絕緣材料介電常數(shù)的配合，這不僅有助于防止人身傷亡事故的發(fā)生，也能避免鹽霧污閃以及有害氣體對母線的腐蝕。
2．4環(huán)境方面
外在環(huán)境對高壓開關(guān)柜的事故影響較大，防范故障發(fā)生時應注意環(huán)境的監(jiān)測控制。如：對通風窗可以通過加裝網(wǎng)柵或過濾網(wǎng)的方法，來降低進入開關(guān)室的灰塵量，而對于較潮濕的開關(guān)室，可以 加裝SEPRI-CS-NL(B)防凝露裝置或SEPRI-CS-DZ頂置除濕系統(tǒng)。
2．5性能方面
繼電保護是電力系統(tǒng)的保護結(jié)構(gòu)，其需在設(shè)計安裝時嚴格按照標準操作。通常要不斷改善繼電保護對運行方式變化的適應性能，使其更好地服務于系統(tǒng)的運行。另外，當斷路器容量不足時，繼電器應該及時更換，對一些重要的參數(shù)指標需重新規(guī)劃設(shè)計。
3.結(jié)語
總之，高壓開關(guān)柜事故對電力系統(tǒng)性能的影響甚大，不僅增加了電力工程的建設(shè)成本，對操作人員的生命安全也會構(gòu)成較大的威脅。操作人員應結(jié)合具體的標準要求，對高壓開關(guān)柜采取安全防護措施，降低故障的發(fā)生率以保證其性能。