10kV環網柜故障原因分析及改進措施

黃傳強

摘 要：10 kV環網柜作為供電系統中重要的線路節點.其可靠性可保證系統的穩定性。一旦發生故障，就會嚴重影響區域供電，損失較為嚴重。對一起10 kV環網柜內部放電故障原因進行了分析，并相應地提出其改進措施，為更好地應用環網柜提供一定的參考作用。

關鍵詞：供電系統；環網柜；電氣設備；絕緣性能

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.158

文章編號：2095-6835（2016）20-0158-02

10 kV環網柜是供電系統中重要的電源和電力開關終端設備之一，具有便于安裝、易于維修和運行成本低等特點，在各地城市電網系統已得到廣泛應用。但10 kV環網柜在實際工作過程中會出現各種類型的故障，從而降低了供電的可靠性。由此可見，加強對10 kV環網柜故障原因的分析及改進措施的研究是十分必要的，對更好地維護10 kV環網柜具有重要的意義。本文就對某一起10 kV環網柜故障的原因及改進措施進行了探討。

1 事故概況

1.1 故障情況

某110 kV站211某路于某日17：38接地。20 min后發現該路1#開閉器計量柜燒毀，故障指示器燈亮，L2單相接地。18：20，拉開1#開閉器201、211、212，合上201-7、211-7、212-7接地刀閘。

1.2 故障現場情況

由于當地氣候相對陰冷潮濕，該路1#開閉器室內凝霜結露嚴重，金屬底板銹蝕嚴重。

1.3 試驗與檢測

對同一分界小室內的3組開關柜分別進行了絕緣電阻遙測和交流耐壓試驗，并測量柜間母線插接部位直阻。非故障開關間隔絕緣電阻遙測和交流耐壓試驗結果如表1、表2所示，柜間母線插接部位回路電阻如表3、表4所示。

由試驗結果可見，開關柜絕緣耐壓性能合格，但柜間母線插接部位回路電阻偏高，特別是B相電阻，普遍比其他兩相電阻值大。

1.4 故障原因分析

放電原因分析：根據故障部位狀態及解體結果可知，箱內、柜體凝霜結露極為嚴重，露水順柜壁流到柜間母線插頭位置。

根據試驗結果、柜間母線插接頭結構及故障部位解體分析

推測，柜體凝霜結露極為嚴重，露水順柜壁流到柜間母線插頭位置。B相插頭硅橡膠絕緣套管密封不嚴，導致B相插頭經過硅橡膠絕緣套管長時間對柜體放電，造成硅橡膠絕緣套管碳化燒毀，直至單相接地短路。

1.5 結論

開關柜運行條件惡劣，柜體凝霜結露極為嚴重是設備故障的誘因。柜間母線插頭定位裝置設計不合理，造成插頭硅橡膠絕緣套管密封不嚴，爬電距離不夠，造成B相對柜體放電，最終導致相對地短路故障。

1.6 建議

對于已投運設備，需對柜間母線插頭的接觸狀態和絕緣護套的密閉狀態進行檢查。加強對現有運行設備的巡視，增加潮濕季節、惡劣天氣的特巡工作，以便發現問題及時處理。對于易凝露設備，建議采取封堵及防潮、通風措施。建議對同廠家同型號的產品柜間母線插頭設計進行改造。

2 開關柜放電原因分析

2.1 絕緣因素

絕緣因素主要有：①電氣設備的安全距離不夠。對于開關柜絕緣的要求，主要體現在3個方面，分別是最大耐受電壓、最小空氣絕緣距離和爬電比距。在開關柜運行過程中，爬距及空氣間隙不夠是導致開關柜絕緣損壞事故發生的主要原因。工作人員需學習相應國家標準，并采取相應措施保證安全距離達標。②加工質量差，做工粗糙。在電力設備生產中使用的低質量產品降低了設備的絕緣性能。

2.2 安裝及檢修因素

開關柜安裝工藝不良，會給設備帶來很大的安全隱患，比如在安裝過程中出現電纜絕緣層損壞、未排盡電纜頭內部氣體、電纜屏蔽層接地不良從而形成環流等安全隱患。除了安裝，在設備檢修過程中也容易出現個別母排連接螺栓固定不牢固、運行后連接處發熱等問題，從而造成整段母線和各出線強迫停電的情況。

2.3 環境因素

外在條件對于開關柜的長期運行具有很大影響，環境因素往往會限制開關柜的穩定、安全運行。比如當開關柜內外溫差過大或空氣濕度超過允許范圍時，開關柜內部會出現凝露。在凝露的情況下，電氣設備的擊穿電壓會降低，絕緣材料性能也會下降，從而使開關柜放電事故更易發生。此外，運行環境中的污穢也會導致開關柜絕緣體表面發生閃絡放電。

2.4 操作因素

操作因素主要有：①當開關柜體部分機械強度不夠時，例如有短路電流經過開關，其在電動力的作用下會導致開關柜柜體與開關之間發生一定程度的位移，并導致觸頭間的接觸電阻快速升高，從而產生電弧，甚至發生爆炸；②靜觸頭或動觸頭在長時間的使用過程中會由于機械磨損而導致接觸點或接觸面減小，導致觸頭間接觸不良；③設備安裝時操作不當會破壞整體結構的完整性，比如動觸頭插入不標準、接觸電阻過大，會引起不同的故障問題；④操作過程中的拒動和誤動等均會導致開關柜故障的發生，例如操動機構和傳動系統機械故障導致卡澀、部件變形或脫扣失靈等，以及電氣控制和輔助回路故障導致保護裝置難以正常運行等。

3 改進措施

為保證開關柜的安全、穩定運行，需多方采取安全、有效的技術措施，通過提高開關柜絕緣安全裕度，確保其安全穩定、節能經濟高效運行。

3.1 提高絕緣性能

要定期檢查開關柜的絕緣性能。對于最易出現絕緣問題的部位，應及時進行處理，特別是對于穿柜套管，必須采用具有優良阻燃性和憎水性特點的環氧樹脂材料，同時還應加設具有屏蔽均壓設計的絕緣件；對于柜間母線插頭的接觸狀態及絕緣護套的密閉狀態，也應定期進行檢查，必要時，可通過加裝絕緣套管或絕緣膠帶來提升接口處的絕緣性能。應在開關柜投入運行前測量和驗證其電氣安全距離，例如開關柜內部導體相間及相對地空氣絕緣凈距等，以防廠家設計的開關柜絕緣安全距離不達標引發相間短路。

3.2 提高開關柜的驅潮能力

改善開關柜內部的潮濕狀況，可以在滿足最小電氣空氣間隙的位置加裝加熱器，并在開關柜底部與頂部設置進風口和排風口，使柜外的空氣在進入開關柜進行加熱后，通過設置在開關柜頂部的排風口排出柜外，從而有效消除柜內凝露，也有利于柜內散熱。運營單位還需定期對開關柜內部的潮濕情況進行檢測，凝露嚴重時，及時開展加熱除濕工作。對于排查困難的開關柜設備，可以在內部安裝智能測溫除濕模塊，以有效提高監測效率，預防事故發生。

3.3 提高安裝調試水平

開關柜的安裝調試在很大程度上決定了其是否能夠正常工作。為此，需加強對相關工作人員的培訓和考察，確保安裝調試人員技術過關。

3.4 保證良好的運行環境

及時檢查開關柜內加熱除濕裝置，保證其處于正常工作狀態；對孔洞進行封堵，防止潮氣進入柜內；高壓室里的通風窗及抽風裝置應加裝網柵或濾網，避免塵埃進入室內，達到凈化通風的目的；加強設備的運行維護，要做到逢停必掃，保證絕緣狀態良好。

3.5 重視開關柜的預防性試驗

要重視開關柜及內部設備的預防性試驗，通過預防性試驗，可以有效判斷開關柜的運行情況。同時要注意，在預防性試驗過程中，要遵循相應的規程規范，假如試驗得到的數據存在異常，需對其進行詳細分析，并結合以往的數據進行對比論證，以得出可靠的結論。此外，結論的得出也不能只依靠一組數據，必須綜合分析多組數據來判斷和確定開關柜存在的安全隱患。在進行預防性試驗后，需按時完成開關柜的復原工作，在復原過程中，要注意柜內接觸點和接觸面的良好，避免出現因接觸不良而引起異常發熱問題。

3.6 加強開關柜的巡視維護

10 kV開關柜運行效率的提高及故障率的降低離不開日常維護和檢修鞏固。在進行日常巡視時，要特別注意開關柜的門和面板是否鎖緊，注意開關柜內部的前上柜、前下柜、后柜的臟污情況和是否有異物存在。在進行檢修時，要認真做好隔室的清掃任務，確保無異物、無臟塵。在實際的檢修和維護中，應特別關注開關柜內部設備觸頭的檢查維護，要做到定期查看，保證觸頭部分結構穩定，沒有松動及脫落現象。同時檢查觸頭外觀，觀察是否發生氧化變色，檢查觸頭和觸頭片表面的光滑程度。在驗收和維護的工作完成后，應對開關柜一、二次電纜的進線處（特別是二次電纜進線間的縫隙）和其他多余孔洞的封堵情況進行檢查，確保封堵完整有效。

4 結語

綜上所述，10 kV環網柜現已經成為城市環網供電的重要節點，其安全運行直接影響著電力企業的供電質量。環網柜具有結構簡單、價格低、體積小、可以提供供電參數和性能、供電安全可靠的優點，因此被廣泛應用于供電系統中。但在實際應用的過程中，會因為設備維護不到位、開關柜設計不合理、開關柜運行條件惡劣等原因引起一些故障。對于這些問題，我們可以通過采取提高絕緣性能、改善開關柜的驅潮能力、提高安裝調試水平、保證良好的運行環境等多方安全有效的技術措施，確保10 kV開關柜的安全、穩定運行。

參考文獻

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