10 kV配電柜典型設備風險及防范措施

朱剛柔

摘 要：針對10 kV配電柜（下面簡稱“配電柜”）的運行需求，結合其結構組成、運行和管理環境對其生命周期中的風險進行了分析，并提出了一些故障防范措施。通過對配電柜關鍵危害因素的控制，達到預防設備故障，提高運行過程中的安全穩定性，并在發生故障時，能夠快速查找并修復的目的。最后提出了設備智能運行和管理的新方向。

關鍵詞：10 kV配電柜；生命周期；設備風險；防范措施

中圖分類號：TM642 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.077

1 現狀

隨著城市用地緊張，承包商成本、負荷的逐年遞增和人們安全用電需求等客觀因素的影響，10 kV配電線路設備的運行環境逐步由開放向封閉環境轉變。在設備生產環節，配電設備逐步向大容量、高分斷、小型化、精密化、拓展功能多樣化發展。在運行環節，配電設備的運行環境劣化，突發問題與安全可靠運行需求之間的矛盾日益突出。配電柜作為10 kV線路的重要組成部分，承擔著正常線路的投入、退出以及故障的排除等功能，對線路起著保護作用，目前也面臨著類似的處境，所以要綜合控制關鍵因素，加強對設備風險的分析，提高故障排查和防范能力。

2 10 kV配電柜常見危害與風險

10 kV配電柜主要由柜體（包括柜體、母排、接地）、開關操作機構、二次線路和監控機構三大部分構成。配電柜種類分為固定式和抽出式兩種。根據設備生命周期的定義，配電柜的生命周期主要經歷設計、制造、運輸、安裝、運行、報廢六個階段。造成配電柜危害主要有設計安裝不當、絕緣損壞、操作機構失靈、安全凈距離不足、散熱不足、過負荷、二次線路損壞、雷擊或者過電壓、人為操作不當等原因。以下就設備本身、外環境造成的較為典型的幾類故障進行風險分析。

2.1 柜體結構風險

目前，配電柜柜體普遍由冷軋鋼板制成，厚度在1.5 mm以上。有效保障配電柜的強度，在柜體表面進行噴漆處理，有助于保護配電柜不被腐蝕。內部利用導軌來安裝電氣元件，保證接線端子與金屬外殼之間有足夠的距離。安裝母排時，應用阻燃液等絕緣材料對其進行固定，以滿足耐火耐熱要求。在設計和制造階段，設計和制造商出于降低制造成本和節約空間考慮，柜內空間往往偏小，限制了電氣元件安裝、運行的空間，安全凈距離小，所以柜體本身存在的故障風險相對較低，但也留下了較大的安全隱患。

2.2 操作機構和電氣元件風險

在配電柜中，各級真空斷路器是進出線的主開關，起著分合負荷的作用。一些小型的斷路器具有短路或保護其他用電器的作用，漏電斷路器可以對漏電設備進行保護，配電柜中的內裝元件一般選用符合國家相關規定的元件，以盡量減少故障的發生。操作機構和電氣元件風險主要有：①在配電柜運行的初期階段，最容易發生故障的就是前后級保護特性協調環節。其次，在制造階段，配電柜大多是中置式，但在安裝以后，箱體處于密封狀態，散熱性不是很好。另外，如果安裝電氣元件時采用的是并排模式，那么就與正常情況下所要求的條件不符。②在運行階段，由于運行時間過長、操作頻繁等原因，操作機構失效、元件和絕緣老化（例如開關失靈、觸點松脫、開關等元件老化）往往是造成配電柜故障的主要原因。③在運行階段，由于積塵、潮濕、腐蝕等原因，也會造成故障。④避雷器、電纜頭等附件，由于制作質量、施工質量問題，造成故障的概率也非常大，所以操作機構和電氣元件存在的故障風險較高。

2.3 導體連接風險

一方面，配電柜內部的一次和二次連接導體本身要有足夠的機械和電氣強度、絕緣性；另一方面，設置接地的導體對每一個回路中的保護接地線來說，都要連接到匯流排中，并做好相應的標志。斷路器的發熱與導體之間有著緊密聯系，由于配電柜中的封閉性較高，導致散熱性能不好，所以在工作過程中溫升就比較快，從而難以確保導體正常的工作環境。在運行階段，長期受高溫運行環境和電沖擊等因素的影響，容易造成絕緣損壞，最終造成故障，所以導體連接存在的故障風險也不容忽視。

2.4 外環境風險

對于配電柜，外環境存在著雷擊和操作過電壓（內部過電壓）危害，操作過電壓一般是由電氣事故或者電氣誤操作所引起的，其中，操作過電壓可升高到正常相電壓的2～5倍，雷擊或其感應電壓可達上百萬伏，雖然有接地保護，但一旦配電柜中絕緣性能較差的部位遭受瞬間過電壓，也很容易造成故障。配電柜接地系統一般是固定的，很少出現損壞并引發故障。配電網系統中經常會出現人為的電氣誤操作事故，所以預防電氣誤操作，需要系統性地規范配電柜的安裝設置、運行、操作管理。

3 10 kV配電柜故障防范措施

3.1 提高10 kV配電柜絕緣性能

首先，配電柜必須進行電氣試驗，在竣工驗收合格后，才能正式投運。其次，有時候配電柜中所安裝的電氣元件與電網中需要的參數不相符，既不利于組合，還有可能降低絕緣性能，因此在各級開關的選用上，要注意其過流能力，防止過流跳閘或者長期工作燒毀。另外，對于絕緣體的設計，除了要滿足工作過程中應承受的強度要求之外，還需要承受得住工作過程中的電壓。

3.2 優化運行環境

在設計階段，考慮到空間小、散熱不足等環境危害因素的影響，要在條件允許的情況下，優先選用空間足夠大的配電柜。雖然柜體、元件都是耐火耐熱材料，但在長期高溫、高電壓的工作環境下，材料容易發生疲勞和老化，所以及時散熱非常重要，盡量優先選用具備散熱功能的配電柜。在運行階段，由于積塵會影響設備散熱、造成絕緣層腐蝕，所以在線路停電檢修期間，要及時對配電柜進行除塵，使用酒精重點將母排、操作機構等部位擦拭干凈。

3.3 實施風險評估與利用工程改造

由于在配電網設備中，配電柜的造價、維護成本相對較高，更新換代也相對較慢，所以目前配電網中不同廠家、不同類型的配電柜都有，質量參差不齊，這是配電網安全運行的薄弱環節之一。在運行階段，除對舊配電柜每年開展常態設備狀態評價外，在高溫高負荷、保供電等特殊時期，有必要對其開展有針對性的風險評估工作，配套開展測溫、測負荷、局部放電測試等檢查工作。對于設備風險級別較高的，要采取適當的臨時措施，并制訂更換計劃。另外，定檢預試工作往往容易被忽略，根據規定，配電柜試驗周期為母線聯絡斷路器柜、主變低壓側斷路器柜、電容器組斷路器柜每3年1次，其余每6年1次。

3.4 完善防誤操作裝置

為防止電氣誤操作，現在所使用的配電柜中安裝了各種各樣的防誤裝置，防誤操作裝置的設置與管理要始終貫穿配電柜的整個生命周期。對規范防止電氣誤操作閉鎖裝置的現場運行管理，防誤操作裝置的管理措施包括：防誤裝置維護，防誤裝置驗收、投運和停運，防誤裝置臺賬及技術檔案，現場運行的巡視管理，正常操作解鎖、特殊情況下解除防誤閉鎖裝置的報告和許可。

3.5 實現設備與操作的規范化

配電柜作為配電網的重要組成部分，在設備設置、管理與操作上有著嚴格的要求。一方面，在設備的安裝、運行階段，要滿足安全、健康與環境的規范化要求，實現設備安裝位置、接線方式、標識、檔案資料、巡視、維護、消缺、改造的規范化；另一方面，在運行階段，電氣操作要嚴格遵守規章制度，完善防止誤操作的各項規章制，提高操作人員的敬業精神、技術能力和心理素質。

4 結束語

隨著智能配電網的建設，10 kV配電柜在制造材料、結構、功能、運行環境、管理水平方面日益得到完善，有效降低了配電柜設備風險，但預防設備故障和快速排查故障依然是降低配電柜故障損失的一種重要手段。

參考文獻

[1]劉理.關于配電房高低壓配電柜的優化選擇[J].科技風，2011（19）：84-85.

〔編輯：王霞〕