10kV开关柜电气故障分析与处理

宗营营 高钰

摘 要：文章首先对10kV开关柜出现电气故障的原因进行分析，从电压互感器高压熔断器熔断与相间短路故障两方面来进行。其次重点介绍在故障发生后的解决方法，整理出有效的技术措施，采用技术手段进行维护能够降低开关柜发生故障的几率。

关键词：10kV开关柜；电气故障；故障处理

1 10kV开关柜电气出现故障的分析

开关柜发生电气故障会造成电力传输中止，系统无法正常运行。开关柜在配网中也起到线路安全性保护的作用，当传输的电压检测发现异常时，在开关柜中会自动阻断，基础设施安全性不会再受到影响。一旦开关柜出现故障，保护功能也会受到阻碍，系统中存在的干扰现象更不能得到调控。10kV开关柜电气故障主要表现为电压互感器高压熔断器熔断和相间短路两种，接下来将进行逐一浅析。

1.1 电压互感器高压熔断器熔断

在额定不变的电压下，当线路的电阻减小，流经的电流会因此而增大，分析总功率变化也呈上涨趋势。但配网系统能够承受的荷载功率是有限的，如果继续增大最终超出了安全使用范围，会引发熔断故障。互感器在高压环境下熔断对电力系统的安全性影响十分严重，所传输的电压不能符合用电设备使用标准，最终造成严重的安全隐患。由此可见，熔断器熔断受制于所使用的熔断器与实际电流匹配程度，若电流小、熔断器容量小就会导致熔断器熔断。除了上述原因，还有一些内部故障：

1.1.1 单相接地导致高压熔断器熔断：在配网运行期间为保障用电设备的使用安全会对线路做出接地保护处理。接地部分形成回路才能发挥作用，因单相接地造成的熔断器熔断现象频繁发生。在接地时并没有形成回路，并且存在线路运行方式不合理的情况。当发生单相接地时，由于电压互感器铁芯过于饱和，会使为发电机等设备提供工作磁场的励磁电流剧增，从而导致高压熔断器熔断。对于一些有消谐装置的设备，由于在日常使用中有的消谐装置发出的响应要延迟，与低频饱和电流的作用时间得不到匹配，就导致消谐装置发挥不了作用。

1.1.2 铁磁简谐振动导致高压熔断器熔断：当线路中出现不合理的干扰时，系统的运行使用安全性得不到保障，隐患也会继续增大。对线路的总电阻会造成影响，详细分析会发现在铁磁简谐振动的影响下电阻阻值会有不同程度的减小，导致流经电流增大。10kV线路发生单相接地时激发了铁磁谐振过电压，铁磁元件在一定的回路损耗了电阻，铁磁谐振过电压的幅值因受电感铁芯的饱和效应限制而产生了铁磁谐振，导致电压互感器的感抗明显降低，使励磁电流明显增强，从而造成电压互感器高压保险熔断。

1.1.3 线性简谐振动导致高压熔断器熔断：在电力系统中，由线性电感和电容及电阻元件构成了串联回路，当电源的频率接近回路的等值自振频率，这时在电容元件上就会产生很高的过电压，引发线性电压谐振，谐振时，电阻决定着回路中的电流，同样也抑制了电感活电容元件的过电压，因此，导致高压熔断器熔断。故障不仅仅只有这些，对于一些参数谐振故障和一、二次回路发生的故障，不在此细谈。

1.2 相间短路故障

单向接地表示线路并没有形成闭合回路，而是在局部产生短接，这部分线路并没有与用电设备相连接，导致供电设备短路，这部分线路的温度会急剧升高，达到熔断保护装置的极限时，便会出现引发高温熔断。故障线路还表现为开关部分的控制线路被烧断，不能在继续对线路进行调控，观察开关处的导线，损坏后会出现大火显现，最终造成总配网跳闸的现象。高压状态下运行的线路如果彼此之间间隔距离过短，在特殊天气环境下绝缘层的功能会下降，容易出现击穿问题，短路问题也因此出现。打火产生的电弧会接触到周边的导线绝缘层，风险指数会随着温度升高而增大。

2 10kV开关柜电气出现故障的处理

2.1 电压互感器高压熔断器熔断故障处理

首先要对谐振进行控制，在线路导通时检验参数是否在正常范围内，发现参数异常现场要及时采取调控方案，将其控制在合理范围内。尤其是在接线形式检验方面，要采取可变通方法来进行。

其次是对回路阻尼的控制。谐振一旦出现要及时采取解决方法，采用宏观调控的技术手段来进行控制，将线路运行期间的电阻控制在合理范围内。电压额定不变的情况下，检验电流参数能够最直观的反应出阻值情况，方便管理人员做出宏观调控。电流增大随之电阻也会减小，这样可以减少传输阶段的电能损耗，但如果电流额度超出了正常范围，仍然会引发电气开关柜的故障问题，要加大对电阻的调控力度。

再次，采用改变参数来改变谐振频率的方法，通常抑制谐振主要是通过改变XC0和XL，改变XCO主要是通过在变压站的母线上增加出线或集中电容器，改变XL可以选择福安特性好的电压互感器，当发生单相接地时，电压互感器铁芯不易饱和，这样就不会增加励磁电流，难于发生谐振。合理地做到中性点经消弧线圈接地，这样可以有效地防止单相弧光接地所引起的过电压。针对空母线合闸充电产生基波谐振的现象，只要在合闸前合上一条空载线路，然后进行充电，就可以有效地改变系统参数，避开谐振。

最后，采用高压侧中性点假装电阻的方法，之前采用开口三角绕组加装阻尼电阻的方法可以有效的抑制谐振，同样在电压互感器中性点处加装电阻，就相当于在电压互感器的一次侧都加装了电阻，起到的作用将和开口三角绕组加装阻尼电阻一样，使电压互感器的容量会随着一次侧电流的增大而增加，电流增加，电阻越小，这样就能够很好的起到抑制电压互感器过电压、过电流及抑制谐波的作用。

2.2 相间短路故障处理

第一，要在柜内装设除湿设备，确保柜内干燥，这样就不至于在潮湿的环境下导致绝缘水平降低，引发击穿现象。

第二，在安装时要符合设计要求，以防接地电阻过大，出现局部过电压。要确保柜体和柜内电器接地，避免在单相接地时出现电弧飞狐现象，引起相间短路。

第三，在10kV的配电器件中，电压互感器相对来说比较容易损坏，所以要适时地做好抽检耐压试验。最后，要确保母线的绝缘效果，最好用10kV等级的热缩绝缘套管将柜内出现裸露的触头及母线有效地包裹起来，加强母线的绝缘处理，防止出现母线相间短路或者被烧毁的现象。

结束语

通过对10kV开关柜发生电气故障的原因，并给予了相关处理策略，在一定程度上降低了故障所造成的损害，减少了经济上的损失，同时也维护了设备安全系统，保证了设备的安全运作。在今后的工作中，要及时地做好开关柜电气的检测，将不良因素的影响降到最低，使效益达到最大。■

参考文献

[1]吴宇翔.10kV开关柜运行中的常见故障及处理措施研究[J].机电信息，2013（3）.

[2]渠学真.10kV高压电缆开关柜故障类型分析及解决方法[J].机电信息，2013（11）.

[3]冯佳明，王森.10kV高压开关柜检修维护注意事项及故障实例分析[J].机电信息，2014（5）.