10kV配電網(wǎng)開關(guān)柜運(yùn)行故障分析及對策

馬檜明（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門臺山供電局，廣東 臺山 529200）

10kV配電網(wǎng)開關(guān)柜運(yùn)行故障分析及對策

馬檜明
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門臺山供電局，廣東 臺山 529200）

摘 要：開關(guān)柜是10kV配網(wǎng)系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的設(shè)備，它關(guān)系到配網(wǎng)的運(yùn)行水平、安全程度以及供電服務(wù)質(zhì)量等等，然而，開關(guān)柜在實(shí)際運(yùn)行過程中很容易出現(xiàn)故障問題，只有明確這些故障產(chǎn)生的原因，并采取科學(xué)的解決對策，才能有效排除故障，維護(hù)配網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。本文分析了10kV配電網(wǎng)開關(guān)柜運(yùn)行主要故障，以及對應(yīng)的科學(xué)解決對策。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng)開關(guān)柜；故障分析；解決對策

開關(guān)柜故障問題是影響配網(wǎng)安全運(yùn)行的主要故障問題之一，引發(fā)其故障問題的因素很多，其中最主要的是其柜內(nèi)觸頭松動(dòng)，接觸不牢固等問題，其他的外界條件﹑氣候特征﹑環(huán)境特點(diǎn)等都可能引發(fā)開關(guān)柜的故障問題，必須及時(shí)有效地處理這些問題，才能維護(hù)開關(guān)柜的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，提升其運(yùn)轉(zhuǎn)水平，從而維護(hù)配網(wǎng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 絕緣故障

當(dāng)開關(guān)柜中的絕緣件出現(xiàn)損壞，其絕緣水平也會下降，無法承受過高的外在電壓，從而導(dǎo)致放電以及絕緣擊穿故障。

首先，開關(guān)柜中的設(shè)備例如：導(dǎo)體和絕緣件的放電。二者的具體布局圖如圖1所示。

E1，E2代表絕緣件和氣隙的電場強(qiáng)度，有如下公式：

如果d1＞d2，特別是當(dāng)d2小到一定程度時(shí)，則電場強(qiáng)度E2要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于E1，從而造成二者之間的放電現(xiàn)象。或者當(dāng)二者間連接不牢，接觸不良時(shí)，開關(guān)經(jīng)過長時(shí)間的被操控，則可能出現(xiàn)松弛現(xiàn)象，加劇了不牢固問題，特別是遇到劇烈振動(dòng)時(shí)，會造成間斷性放電現(xiàn)象，如果不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理，再加上故障出現(xiàn)在密封的開關(guān)柜內(nèi)部，長時(shí)間下去會引發(fā)嚴(yán)重的故障問題，例如：絕緣板由于受到?jīng)_擊發(fā)生破損。同時(shí)，實(shí)際施工操作過程中，如果出現(xiàn)操作失誤﹑誤差較大時(shí)，可能造成銅排兩端距離TA內(nèi)層過近，也就是二者沒有形成有效間隔，如果遇到水體侵蝕或高強(qiáng)振動(dòng)時(shí)，則會引發(fā)間隙放電現(xiàn)象，如果得不到及時(shí)處理，放電會越來越嚴(yán)重，造成TA內(nèi)部絕緣層破損，絕緣度喪失等等，進(jìn)一步加劇故障的嚴(yán)重性。

通常情況下，TA內(nèi)層會配置屏蔽線，然而，因?yàn)閷?shí)際裝配過程中銅排出現(xiàn)多層次﹑多回路纏繞現(xiàn)象，從而造成屏蔽線中出現(xiàn)較大的環(huán)流問題，使得線路被損壞﹑燒毀等等，進(jìn)而引發(fā)放電現(xiàn)象。

1.1 開關(guān)柜發(fā)熱

具體表現(xiàn)為：開關(guān)柜以及電線回路溫度超出常規(guī)水平。

（1）發(fā)熱原理。當(dāng)電線回路的熱量無法及時(shí)散出時(shí)，開關(guān)柜的溫度就會持續(xù)升高，如果高出額定溫度，開關(guān)柜以及部分鏈接地區(qū)就會出現(xiàn)過熱，過熱到一定程度會引發(fā)事故災(zāi)難。具體包括：接頭發(fā)熱﹑導(dǎo)體發(fā)熱等等。

圖1

其中導(dǎo)體發(fā)熱，同其自身的截面大小﹑電阻率等密切相關(guān)，如果截面較小，會導(dǎo)致電阻率上升，從而導(dǎo)致發(fā)熱問題。當(dāng)經(jīng)過導(dǎo)體的負(fù)荷電流急劇升高時(shí)，導(dǎo)體會急劇發(fā)熱。同時(shí)，如果導(dǎo)體如果長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，無法及時(shí)通風(fēng)散熱，會造成熱量集聚，從而導(dǎo)致更嚴(yán)重的發(fā)熱問題。

圖2

（2）接頭過熱。造成導(dǎo)電回路發(fā)熱的原因?yàn)榻宇^接觸不良。具體的接觸部位為：開關(guān)刀閘引線鏈接處，閘刀主刀口接觸等部位。一些電力設(shè)備達(dá)不到合格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，例如：劣質(zhì)的閘刀﹑不合理的接線板鏈接設(shè)計(jì)，或者個(gè)別接觸地區(qū)遭受化學(xué)物質(zhì)破壞﹑腐蝕等等，使得局部地區(qū)發(fā)熱過度，引發(fā)熱故障。

（3）渦流發(fā)熱。隨著開關(guān)柜的運(yùn)轉(zhuǎn)，通過其電流也會逐漸上升，從而引發(fā)較為常見的渦流發(fā)熱現(xiàn)象。實(shí)際的導(dǎo)電排安裝牢固情況如圖2所示。

穿墻隔板中會通過一些負(fù)荷電流，對應(yīng)出現(xiàn)變磁場與感應(yīng)電壓，鋼板的導(dǎo)電性較強(qiáng)，從而出現(xiàn)大規(guī)模環(huán)流，從而出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。如果負(fù)荷電流過高，就會出現(xiàn)渦流發(fā)熱問題。

渦流最常出現(xiàn)在一些特殊部位，例如：開關(guān)柜主母線間隔板﹑主變進(jìn)線隔板等等，一些生產(chǎn)開關(guān)的制造商，由于缺少信譽(yù)度，未能對這些關(guān)鍵部位進(jìn)行處理，未實(shí)施渦流預(yù)防控制，這樣就更加劇了渦流問題出現(xiàn)的頻率，特別是當(dāng)系統(tǒng)電流急劇上升，達(dá)到幾千安時(shí)，渦流發(fā)熱會席卷而來，會造成開關(guān)柜溫度急劇上升，甚至出現(xiàn)停運(yùn)等問題。

（4）閘刀發(fā)熱。因?yàn)殚l刀引線柱頭接觸面有限，再加上不合格的鏈接設(shè)計(jì)，都可能導(dǎo)致發(fā)熱問題，特別是當(dāng)主刀口接觸不良時(shí)，會造成更加惡劣的發(fā)熱現(xiàn)象，這種發(fā)熱程度可以通過紅外帶電測儀加以檢測。

1.2 開關(guān)柜中元件故障

構(gòu)成開關(guān)柜的元器件具體包括：TA，斷路器﹑導(dǎo)電排﹑絕緣件﹑避雷器等等，某一元件出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致開關(guān)柜故障。

第一，MOA不合格，接連運(yùn)行電壓無法達(dá)到反措標(biāo)準(zhǔn)。第二，導(dǎo)線中的銅體純度低，線路電阻升高，再加上線路截面設(shè)計(jì)不合格等，都可能引發(fā)故障問題。第三，互感器設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)﹑功能得不到有效發(fā)揮，爬電距離有限，從而引發(fā)開關(guān)柜的各種問題。

2 10kV配網(wǎng)開關(guān)柜運(yùn)行故障的有效對策

2.1 正確選型器件，加強(qiáng)質(zhì)量把關(guān)

一些廠家生產(chǎn)開關(guān)柜需要引進(jìn)外部器件，這些器件﹑材料等的質(zhì)量合格與否以及同自身所生產(chǎn)的元件的匹配度會極大地影響開關(guān)柜的質(zhì)量。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)外協(xié)件的慎重選型與質(zhì)量監(jiān)督，優(yōu)選資質(zhì)合格﹑信譽(yù)度高﹑擁有健全質(zhì)量認(rèn)證體系的制造商，為開關(guān)柜生產(chǎn)質(zhì)量打好基礎(chǔ)。同時(shí)，也要加強(qiáng)開關(guān)柜生產(chǎn)的質(zhì)量監(jiān)管，例如：確保生產(chǎn)環(huán)境的整潔﹑安全，維持合格的生產(chǎn)場地濕度﹑溫度，排除一切不良干擾。其中要重點(diǎn)保證絕緣設(shè)備質(zhì)量，例如：其表層的光潔程度﹑是否具有一定的抗壓能力等。

2.2 在線監(jiān)測10kV高壓開關(guān)柜溫度

要積極發(fā)揮在線監(jiān)測技術(shù)對高溫的監(jiān)測作用，因?yàn)檫@其中融入了信息技術(shù)﹑智能技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)柜中各個(gè)部位﹑各個(gè)部件的溫度自動(dòng)化監(jiān)測，例如：開關(guān)觸頭﹑導(dǎo)線﹑母排等，通過在線信息系統(tǒng)，能達(dá)到對10kV配網(wǎng)開關(guān)柜的工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)溫度異常時(shí)，也能迅速做出反應(yīng)，從而預(yù)防事故問題嚴(yán)重化。

2.3 及時(shí)發(fā)展并更新開關(guān)柜技術(shù)

電力技術(shù)在持續(xù)發(fā)展，對應(yīng)的各項(xiàng)技術(shù)﹑器件和設(shè)備等也要隨之發(fā)展﹑更新，對于10kV配網(wǎng)開關(guān)柜來說，應(yīng)該及時(shí)發(fā)展并科學(xué)運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，形成自動(dòng)化控制，引進(jìn)最新的﹑高質(zhì)量的低電阻材料。供電部門也要加大財(cái)政投入力度，及時(shí)淘汰落后的開關(guān)柜，引進(jìn)最新型﹑先進(jìn)的電氣元件和設(shè)備，以此來維護(hù)配網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而為電力系統(tǒng)打造一個(gè)穩(wěn)定﹑良好的運(yùn)行環(huán)境。

2.4 重點(diǎn)完善10kV開關(guān)柜運(yùn)轉(zhuǎn)巡查

必須加大對開關(guān)柜運(yùn)轉(zhuǎn)的巡檢力度，特別是當(dāng)變電站處于自由狀態(tài)時(shí)，只有及時(shí)進(jìn)行巡檢才能控制故障出現(xiàn)。重視開關(guān)柜異常聲音﹑溫度等的關(guān)注和監(jiān)督，遇到問題必須及時(shí)加以處理，防止其進(jìn)一步演變成絕緣故障。例如：重點(diǎn)圍繞導(dǎo)線回路，實(shí)施紅外線帶電檢測，維持其溫度處于正常水平，也要重視檢測主變大電流回路各個(gè)接頭，當(dāng)發(fā)生過熱現(xiàn)象時(shí)，首先應(yīng)該轉(zhuǎn)移負(fù)荷，從而預(yù)防熱量持續(xù)，也要時(shí)刻關(guān)注外界溫度﹑氣候條件等等，對于濕熱地區(qū)，有必要配置干燥設(shè)備與通風(fēng)設(shè)備，這樣才能預(yù)防由于濕度過高所導(dǎo)致的絕緣閃絡(luò)問題，促進(jìn)熱量的及時(shí)排除，為開關(guān)柜創(chuàng)造一個(gè)干燥﹑穩(wěn)定﹑安全的運(yùn)轉(zhuǎn)工作環(huán)境。

2.5 確保安裝﹑調(diào)試水平

從上面的分析可以看出，開關(guān)柜絕緣間隙水平會在很大程度上影響絕緣水平，進(jìn)而影響放電，具體的解決對策為：積極優(yōu)化提升各個(gè)電力設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平，工藝水平，從而優(yōu)化改善接觸問題，確保絕緣間隙達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)語

開關(guān)柜故障問題是影響配網(wǎng)安全運(yùn)行的主要故障問題之一，引發(fā)其故障問題的因素很多，其中最主要的是其柜內(nèi)觸頭松動(dòng)，接觸不牢固等問題，其他的外界條件﹑氣候特征﹑環(huán)境特點(diǎn)等都可能引發(fā)開關(guān)柜的故障問題，必須及時(shí)有效地處理這些問題，才能維護(hù)開關(guān)柜的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，提升其運(yùn)轉(zhuǎn)水平，從而維護(hù)配網(wǎng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號：TM63

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A