10kV開關(guān)柜常見故障及其原因分析

10kV開關(guān)柜常見故障及其原因分析摘要：10kV開關(guān)柜在運(yùn)行中經(jīng)常會出現(xiàn)故障，造成經(jīng)濟(jì)上的嚴(yán)重?fù)p失，為了保證設(shè)備安全運(yùn)作，降低故障所造成的損害，要有效地做好開關(guān)柜電氣故障的檢測和預(yù)防。文章針對10kV開關(guān)柜常見的故障進(jìn)行分析，并提出了處理和改進(jìn)的措施。關(guān)鍵詞：10kV；高壓開關(guān)柜；故障分析；改進(jìn)措施引言隨著電力技術(shù)的發(fā)展，10kV開關(guān)柜總體制造質(zhì)量及運(yùn)行可靠性有了較大的提高，故障率也大大降低。但在運(yùn)行中仍存在和發(fā)生一些可以避免或不該發(fā)生的缺陷及故障，及時對這些故障進(jìn)行分析和處理，能夠有效避免和防止故障的發(fā)生，并及時發(fā)現(xiàn)潛在缺陷，提高供電可靠性。一、高壓開關(guān)柜常見故障分析高壓開關(guān)柜是使用極廣、數(shù)量最多的開關(guān)設(shè)備，發(fā)生故障時造成的后果也很嚴(yán)重，而且往往一臺開關(guān)柜出現(xiàn)故障，會出現(xiàn)殃及整段母線或相鄰開關(guān)柜。高壓開關(guān)柜故障原因分析主要有以下幾個方面：（一）絕緣等級差1、爬距及空氣間隙不夠。爬距及空氣間隙不夠是開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞事故的根本原因。特別是手車柜，為縮短柜體尺寸，生產(chǎn)單位往往大幅度地減小裝于柜內(nèi)的斷路器，隔離插頭相間距離或?qū)Φ鼐嚯x，未采取有效的保證絕緣強(qiáng)度的措施。2、制造質(zhì)量差，工藝不良。制造質(zhì)量及裝配質(zhì)量對開關(guān)柜整體耐壓水平有很大的影響。如開關(guān)柜內(nèi)的有些元件可以通過耐壓試驗(yàn)，但開關(guān)柜整體卻通不過，原因是裝配質(zhì)量差。如緊固螺絲不規(guī)則，擰緊后螺桿長出螺母過多；有的支持瓷柱緊固底板成“丁”字型，在支持瓷柱處作特殊處理，這樣不僅縮短了絕緣距離，而且造成電場局部集中。另外支持瓷柱質(zhì)量差，穩(wěn)定性能差，在短路電流沖擊下發(fā)生斷裂，造成事故擴(kuò)大。（二）防爆、防護(hù)能力不足1、高壓開關(guān)柜頂部設(shè)計有泄壓通道，分別是電纜室、母線室及開關(guān)室三個泄壓通道，但部分開關(guān)柜安裝時存在柜頂泄壓通道未采用一側(cè)用塑料螺絲緊固而是全用鐵螺絲鎖死、塑料螺絲與鐵螺絲安裝方向相反、固定螺絲不規(guī)范等問題，導(dǎo)致當(dāng)柜內(nèi)短路時，電弧產(chǎn)生高壓蒸氣無法從泄壓通道充分排出，壓力瞬間將達(dá)到很高值，并從封閉式開關(guān)柜中薄弱的地方?jīng)_出，對人身和設(shè)備造成危害。2、目前開關(guān)柜面板開孔大致有幾種情況：開關(guān)小室觀察孔、電纜小室觀察孔、開關(guān)分合指示觀察孔、散熱孔、微機(jī)五防鎖扣、緊急解鎖孔、柜面板照明孔洞等。這些孔洞的存在，極大降低了開關(guān)柜的防護(hù)等級要求。3、站用變柜等開關(guān)室與電纜室之間的通風(fēng)散熱孔、泄壓通道尺寸小，造成站變故障時高溫蒸氣無法將壓力充分釋放并串入熔斷器小室，擴(kuò)大故障范圍。4、開關(guān)柜前、后柜門螺絲在檢修后未鎖緊，造成防爆能力不符合要求。（三）開關(guān)柜發(fā)熱開關(guān)柜發(fā)熱主要表現(xiàn)為導(dǎo)電回路發(fā)熱與開關(guān)柜過熱兩種狀況。導(dǎo)體發(fā)熱主要體現(xiàn)在導(dǎo)電回路發(fā)熱與散熱兩方面，當(dāng)發(fā)熱大于散熱時，開關(guān)柜溫度要上升，大于額定溫升時，整個開關(guān)柜或局部連接處發(fā)生過熱，嚴(yán)重時發(fā)生事故；其中發(fā)熱主要包括導(dǎo)體發(fā)熱、接頭發(fā)熱以及渦流發(fā)熱。導(dǎo)體發(fā)熱與導(dǎo)電回路電阻成正比，當(dāng)導(dǎo)體截面積設(shè)計過小，電阻率較高時發(fā)熱就嚴(yán)重；導(dǎo)體發(fā)熱還與負(fù)荷電流的平方成正比，在小電流時發(fā)熱可能不明顯，當(dāng)負(fù)荷電流增加達(dá)幾千安以上時，熱量將成百倍的上升，即出現(xiàn)發(fā)熱、過熱現(xiàn)象；導(dǎo)體發(fā)熱還與發(fā)熱時間有關(guān)，運(yùn)行時間越長，發(fā)熱的累積效應(yīng)越嚴(yán)重；柜體通風(fēng)散熱不良也會加重發(fā)熱現(xiàn)象。1、導(dǎo)電回路過熱。導(dǎo)電回路接頭接觸不良引起的發(fā)熱最普遍。突出部位為：主變總開關(guān)大電流回路內(nèi)手車的觸頭部位、開關(guān)刀閘引線連接處、TA接線板、閘刀主刀口接觸部位。由于接線板連接工藝不良，閘刀調(diào)試質(zhì)量不高以及接觸部位電化學(xué)腐蝕等原因造成這些部位嚴(yán)重發(fā)熱，調(diào)度運(yùn)行中常常遇到此類過熱故障。2、導(dǎo)體發(fā)熱。由于開關(guān)柜內(nèi)有大量主母線采用銅、鋁排等導(dǎo)體，當(dāng)運(yùn)行電流越大，主母線發(fā)熱越明顯。目前，采用的銅、鋁排雜質(zhì)含量高，銅排電阻率較大也影響發(fā)熱，設(shè)計熱穩(wěn)定余度小，原來的矩形截面散熱面小，加開關(guān)柜小型化全密封散熱通風(fēng)差，運(yùn)行中可以發(fā)現(xiàn)主母線室柜門表面溫度較高。（四）開關(guān)柜及機(jī)械傳動操作機(jī)構(gòu)故障分析1、傳動系統(tǒng)故障原因分析。開關(guān)柜傳動機(jī)常常遇到變形、彎曲、連桿拉斷、拐臂斷裂、鐵板厚度不夠、傳動銷子斷裂，手車6個觸臂與觸座中心不對中、手車滑動導(dǎo)軌上下前后不平行，造成操作困難、操作笨重，一些連桿剛度小、銹蝕嚴(yán)重，操作時機(jī)械振動厲害。上述這些問題有時造成連桿脫落而相間短路跳閘，或單相接地，嚴(yán)重影響開關(guān)柜的可靠運(yùn)行。2、開關(guān)柜內(nèi)元器件發(fā)生故障異常。開關(guān)柜是由斷路器、手車、TA、TV、氧化鋅避雷器(MOA)及導(dǎo)電排、絕緣件等元件組合而成，這些元器件的質(zhì)量優(yōu)劣也直接導(dǎo)致開關(guān)柜的故障發(fā)生，具體常見的故障異常有如下幾種：1）MOA質(zhì)量差、持續(xù)運(yùn)行電壓不能滿足反措要求；2）導(dǎo)電銅、鋁排含有雜質(zhì)，電阻率高，加工尺寸偏小，達(dá)不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；3）電流、電壓互感器質(zhì)量差、伏安特性差，爬電距離小，成為開關(guān)柜的絕緣薄弱點(diǎn)；4）帶電顯示裝置質(zhì)量不穩(wěn)定，試驗(yàn)工作較麻煩。以上這些配套設(shè)備存在的問題引發(fā)開關(guān)柜絕緣故障、過熱故障，嚴(yán)重影響開關(guān)柜正常運(yùn)行。二、開關(guān)柜檢修維護(hù)措施及改進(jìn)建議(一)提高絕緣性能措施開關(guān)柜接入電網(wǎng)后，必須同時承受工作電壓的作用。如果由于元件質(zhì)量不好，與電網(wǎng)某些參數(shù)不利的組合，又會加劇運(yùn)行條件惡化。因此，開關(guān)柜生產(chǎn)制造中，應(yīng)特別注意絕緣性能，以減少運(yùn)行中絕緣事故的發(fā)生。對絕緣件的設(shè)計，除需滿足必要的機(jī)械強(qiáng)度外，最根本的是應(yīng)承受規(guī)定的電壓(見GB1408《固體絕緣材料工頻電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法》)。因此，可采取以下一些措施：1、高壓開關(guān)柜內(nèi)的絕緣件（如絕緣子、套管、隔板和觸頭罩等）應(yīng)采用阻然絕緣材料（如環(huán)氧或SMC材料），嚴(yán)禁采用酚醛樹脂、聚氯乙烯及聚碳酸脂等有機(jī)絕緣材料。2、一定要按標(biāo)準(zhǔn)的要求，帶電體對地距離不小125mm。這個距離雖比過去100mm的要求有所提高，然而這是最低要求。125mm不對稱間隙的工頻耐受電壓約為49kV(最大值)，而在不利的情況下，電容傳遞過電壓最大值有可能高達(dá)63kV(最大值)，可見這個間隙距離是不夠的。3、應(yīng)充分注意元件選擇，特別是電壓互感器，要選擇伏安特性較好的產(chǎn)品，即在線電壓下無顯著飽和的電壓互感器。同時，對于隔板等，應(yīng)選用絕緣性能好，不燃燒或阻燃的絕緣材料。（二）提高防護(hù)、防爆能力措施更換開關(guān)柜泄壓通道頂蓋固定螺絲，使得當(dāng)柜內(nèi)短路時，電弧會沖斷相應(yīng)分室的頂蓋塑料螺絲，使頂蓋折起開放壓力釋放通道（同時頂蓋一側(cè)有鐵螺絲固定不至于飛出去）。應(yīng)當(dāng)注意的是泄壓通道頂蓋缺口對側(cè)應(yīng)更換為塑料螺絲（缺口側(cè)仍用鐵螺絲固定），用工具將原鐵螺絲旋出后改用塑料螺絲鎖緊。（三）提高安裝調(diào)試工藝水平開關(guān)柜絕緣間隙不合要求放電，機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)有卡澀，開關(guān)手車操作不靈活等問題均通過聯(lián)系廠家進(jìn)行技術(shù)改造來解決，導(dǎo)電回路發(fā)熱在設(shè)計載流量滿足要求的前提下也可以改進(jìn)接觸結(jié)構(gòu)，緊固設(shè)備連接點(diǎn)來解決。（四）加強(qiáng)對10kV開關(guān)柜運(yùn)行的巡視檢測遇到柜內(nèi)的異聲要仔細(xì)分析，有時一個小放電現(xiàn)象等到下次巡視時可能已發(fā)展為絕緣故障，巡視時必須高度認(rèn)真細(xì)致；同時加強(qiáng)對導(dǎo)電回路進(jìn)行紅外線帶電測溫，可以提高設(shè)備過熱故障巡視水平，特別對主變大電流回路有關(guān)接頭的檢測，一旦出現(xiàn)溫度異常升高，即可以先通知調(diào)度轉(zhuǎn)移負(fù)荷來防止過熱惡化成事故；對開關(guān)運(yùn)行要隨氣候變化進(jìn)行改善，應(yīng)加裝室內(nèi)除濕裝置，防止?jié)穸雀咭痖_關(guān)柜內(nèi)絕緣閃絡(luò)，在夏季，環(huán)境溫度較高，設(shè)備負(fù)荷電流又大，產(chǎn)熱高，應(yīng)加強(qiáng)10kV開關(guān)室通風(fēng)排熱來降低設(shè)備溫升，防止過熱。三、結(jié)束語開關(guān)柜的運(yùn)維、檢修工作任重道遠(yuǎn)，隨著開關(guān)柜性能的不斷完善，設(shè)計不斷改進(jìn)，其運(yùn)