淺析10kV高壓開關柜故障原因及解決對策

李振杰

摘 要：本文闡述了10kV高壓開關柜種類、特點和故障原因，提出要提高絕緣性能、防小動物短路、防止渦流發熱等措施以及10kV高壓開關柜故障解決對策。

關鍵詞：10kV高壓開關柜；故障分析；解決對策

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A

0.引言

近年來，隨著電網改造力度的加大，10kV高壓開關柜得到進一步推廣應用，但目前由于10kV開關柜投運時間長后，容易存在小動物短路、內部絕緣故障、傳動機構和故障操作因素等安全隱患，威脅設備正常運行。

1. 10kV高壓開關裝置種類及特點

江門市新會區雙水鎮轄區內現有110kV變電站4座，分別為雙水站、天亭站、小岡站和濠沖站，裝見容量28.3萬kVA；10kV配網環網開關站1座；現有10kV線路39條，總長319.3km，其中架空線路236.94km，地埋電纜82.36km，環網率達61.54%；0.4kV線路總長833.35km；10kV變壓器共585臺，裝見容量29.655萬kVA。目前所主要使用的10kV高壓開關柜主要分為固定式開關柜、箱式開關柜、手車落地式開關柜和手車中置式開關柜幾種。開關柜主要特點：（1）箱體式的開關裝置，具有占地面積較少，安裝方便的特點，但是，其不足之處是散熱性能不好，所以不能直接使用于超大負荷需求的用電系統之中。這類開關裝置主要安裝在戶外，其適用于電壓負荷較小的環境之中。（2）固定式的開關裝置，這類開關裝置占地面積較大，其內部空間的構造較為復雜，穩定性明顯，主要用于廠區。

2. 10kV的高壓開關故障產生原因分析

在電網中，10kV開關柜所處的運行環境也各不相同，在運行中所面臨的問題以及出現的故障也多種多樣，以2011年～2015年雙水鎮轄區10kV開關柜故障為例，見表1。

由表1可見，開關柜絕緣故障占31.25%，小動物短路占34.75%。這些故障嚴重影響了10kV的高壓開關的正常投運，也影響了用戶的安全可靠用電，我們結合2011年～2015年雙水鎮轄區10kV開關柜故障進行了分析，提出了10kV開關柜改進措施。

3. 10kV的高壓開關裝置故障產生原因分析

3.1 絕緣故障

（1）爬距及空氣間隙不夠

開關柜發生絕緣損壞事故的其中一個原因是生產廠家生產設計不合理，柜體內部的爬距及空氣間隙不夠。比如手車柜，為縮短柜體尺寸，在隔離插頭相間距離，生產廠家未采取有效的絕緣隔離的工藝。另外為壓縮生產成本，減小裝于柜內的斷路器，造成隱患。

（2）運行環境條件的影響

開關柜發生絕緣閃絡的原因是開關柜周圍運行的環境條件差而導致的，發生污閃的原因是絕緣子串的泄漏距離偏小，不能適應污穢和潮濕的環境。例如當大氣污染嚴重時，就會使電力設備的絕緣子、套管及母線污染。污閃是在泄漏電流增大到一定程度時才發生的、絕緣電阻下降，如果絕緣子的泄漏距離小，放電容易跨接兩端電極，從而發生閃絡。

3.2 小動物短路

由于10kV高壓開關柜的電纜層、開關層、保護儀表層二次電纜孔相互連通，而一次電纜孔洞通往電纜溝，若電纜溝封堵不嚴實，小動物會通過一、二次電纜孔洞進入柜內，引發放電或短路故障。

3.3 渦流發熱

由于開關柜運行電流大，渦流發熱已成為開關柜發熱的一個不可避免的問題。渦流發熱產生原因是開關柜運行帶電運行中，負荷電流在穿墻套管固定鋼板內產生交變磁場，進而在其中產生感應電壓，從而產生渦流發熱。

以雙水10kV豐華開關站開關柜斷面圖為例，發生開關柜中渦流的常見部位有如圖1所示。

渦流發生的主要部位有柜體內的主母線穿到觸頭室間隔板、開關柜主母線間隔板、主變進線隔板處和6個手車臂的隔板。有些開關廠的產品在主母線穿到觸頭室間隔板、開關柜主母線間隔板、主變進線隔板處和6個手車臂的隔板沒有采取防渦流的措施，運行中就發生了渦流發熱現象，造成設備安全隱患。

3.4 操作因素

（1）這類故障表現為機構卡澀，脫扣失靈、部件變形或損壞，分合閘鐵芯松動、卡澀，軸銷松斷等，這主要是由于操動機構及傳動系統的機械故障造成的。

（2）柜體的機械強度不夠，如靜觸頭或動觸頭在長期的使用過程當中，由于長期機械磨損造成觸頭之間接觸不良的現象，導致產生設備操作故障。

4. 10kV的高壓開關裝置故障解決對策

4.1 提高絕緣性能措施

（1）提高外絕緣的泄漏比距。泄漏比距是衡量防污閃能力的重要參數。對普通地區要求不小于1.2cm/kV，雖然10kV開關處于室內，但并不能消除飄塵的沉積，考慮到大氣環境條件日趨惡化，10kV開關柜的外絕緣泄漏比距應選為20.6cm/kV以上為宜。

（2）要執行“逢停即掃”的原則，定期對開關柜清掃，減少污染。另外，應在開關室配置通風、防潮設備和濕度計，在開關柜配置溫濕度控制器，在梅雨、多雨季節或運行需要時啟動上述設施，保障室內環境干燥。

4.2 防小動物短路措施

（1）開關柜及電纜維護時嚴防小動物加強封堵。高壓開關柜安裝時，應將開關柜保護儀表層一次和二次電纜孔、電纜層、開關層要絕緣物完全封堵，防止小動物通過電纜孔洞進入柜內，引發放電或短路故障。

（2）為防止小動物或異物碰觸母線造成短路，高壓開關柜內母線及各支引線宜采用絕緣措施，如采用可靠的絕緣材料包封。

4.3 防止渦流發熱措施

對開關運行要隨氣候變化進行改善，在夏季炎熱季節，環境溫度較高，設備負荷電流又大，產熱高，應加強10kV開關室通風排熱來降低設備溫升，防止室內過熱。為提高設備過熱故障巡視水平，要利用紅外線測溫儀導電柜體進行定期測溫。

4.4 提高防護措施

應當加強開關柜設計和改良，從開關柜構造上防止機構卡澀，脫扣失靈、部件變形或損壞，分合閘鐵芯松動、卡澀，軸銷松斷故障。其次運維人員操作技能培訓，提高操作水平。

結語

通過采取一系列措施，雙水供電所10kV的高壓開關柜故障由每年發生6起降至1起，此項成果在兄弟單位得到了進行推廣。隨著10kV開關柜性能廣泛應用，其運行維護、檢修水平的要求更高，只有對其加強學習和研究，才能確保人身、電網和設備的安全，10kV開關柜的運維、檢修工作任重道遠。

參考文獻

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