浅析10kV高压开关柜故障原因及解决对策

李振杰

摘 要：本文阐述了10kV高压开关柜种类、特点和故障原因，提出要提高绝缘性能、防小动物短路、防止涡流发热等措施以及10kV高压开关柜故障解决对策。

关键词：10kV高压开关柜；故障分析；解决对策

中图分类号：TM591 文献标识码：A

0.引言

近年来，随着电网改造力度的加大，10kV高压开关柜得到进一步推广应用，但目前由于10kV开关柜投运时间长后，容易存在小动物短路、内部绝缘故障、传动机构和故障操作因素等安全隐患，威胁设备正常运行。

1. 10kV高压开关装置种类及特点

江门市新会区双水镇辖区内现有110kV变电站4座，分别为双水站、天亭站、小冈站和濠冲站，装见容量28.3万kVA；10kV配网环网开关站1座；现有10kV线路39条，总长319.3km，其中架空线路236.94km，地埋电缆82.36km，环网率达61.54%；0.4kV线路总长833.35km；10kV变压器共585台，装见容量29.655万kVA。目前所主要使用的10kV高压开关柜主要分为固定式开关柜、箱式开关柜、手车落地式开关柜和手车中置式开关柜几种。开关柜主要特点：（1）箱体式的开关装置，具有占地面积较少，安装方便的特点，但是，其不足之处是散热性能不好，所以不能直接使用于超大负荷需求的用电系统之中。这类开关装置主要安装在户外，其适用于电压负荷较小的环境之中。（2）固定式的开关装置，这类开关装置占地面积较大，其内部空间的构造较为复杂，稳定性明显，主要用于厂区。

2. 10kV的高压开关故障产生原因分析

在电网中，10kV开关柜所处的运行环境也各不相同，在运行中所面临的问题以及出现的故障也多种多样，以2011年～2015年双水镇辖区10kV开关柜故障为例，见表1。

由表1可见，开关柜绝缘故障占31.25%，小动物短路占34.75%。这些故障严重影响了10kV的高压开关的正常投运，也影响了用户的安全可靠用电，我们结合2011年～2015年双水镇辖区10kV开关柜故障进行了分析，提出了10kV开关柜改进措施。

3. 10kV的高压开关装置故障产生原因分析

3.1 绝缘故障

（1）爬距及空气间隙不够

开关柜发生绝缘损坏事故的其中一个原因是生产厂家生产设计不合理，柜体内部的爬距及空气间隙不够。比如手车柜，为缩短柜体尺寸，在隔离插头相间距离，生产厂家未采取有效的绝缘隔离的工艺。另外为压缩生产成本，减小装于柜内的断路器，造成隐患。

（2）运行环境条件的影响

开关柜发生绝缘闪络的原因是开关柜周围运行的环境条件差而导致的，发生污闪的原因是绝缘子串的泄漏距离偏小，不能适应污秽和潮湿的环境。例如当大气污染严重时，就会使电力设备的绝缘子、套管及母线污染。污闪是在泄漏电流增大到一定程度时才发生的、绝缘电阻下降，如果绝缘子的泄漏距离小，放电容易跨接两端电极，从而发生闪络。

3.2 小动物短路

由于10kV高压开关柜的电缆层、开关层、保护仪表层二次电缆孔相互连通，而一次电缆孔洞通往电缆沟，若电缆沟封堵不严实，小动物会通过一、二次电缆孔洞进入柜内，引发放电或短路故障。

3.3 涡流发热

由于开关柜运行电流大，涡流发热已成为开关柜发热的一个不可避免的问题。涡流发热产生原因是开关柜运行带电运行中，负荷电流在穿墙套管固定钢板内产生交变磁场，进而在其中产生感应电压，从而产生涡流发热。

以双水10kV丰华开关站开关柜断面图为例，发生开关柜中涡流的常见部位有如图1所示。

涡流发生的主要部位有柜体内的主母线穿到触头室间隔板、开关柜主母线间隔板、主变进线隔板处和6个手车臂的隔板。有些开关厂的产品在主母线穿到触头室间隔板、开关柜主母线间隔板、主变进线隔板处和6个手车臂的隔板没有采取防涡流的措施，运行中就发生了涡流发热现象，造成设备安全隐患。

3.4 操作因素

（1）这类故障表现为机构卡涩，脱扣失灵、部件变形或损坏，分合闸铁芯松动、卡涩，轴销松断等，这主要是由于操动机构及传动系统的机械故障造成的。

（2）柜体的机械强度不够，如静触头或动触头在长期的使用过程当中，由于长期机械磨损造成触头之间接触不良的现象，导致产生设备操作故障。

4. 10kV的高压开关装置故障解决对策

4.1 提高绝缘性能措施

（1）提高外绝缘的泄漏比距。泄漏比距是衡量防污闪能力的重要参数。对普通地区要求不小于1.2cm/kV，虽然10kV开关处于室内，但并不能消除飘尘的沉积，考虑到大气环境条件日趋恶化，10kV开关柜的外绝缘泄漏比距应选为20.6cm/kV以上为宜。

（2）要执行“逢停即扫”的原则，定期对开关柜清扫，减少污染。另外，应在开关室配置通风、防潮设备和湿度计，在开关柜配置温湿度控制器，在梅雨、多雨季节或运行需要时启动上述设施，保障室内环境干燥。

4.2 防小动物短路措施

（1）开关柜及电缆维护时严防小动物加强封堵。高压开关柜安装时，应将开关柜保护仪表层一次和二次电缆孔、电缆层、开关层要绝缘物完全封堵，防止小动物通过电缆孔洞进入柜内，引发放电或短路故障。

（2）为防止小动物或异物碰触母线造成短路，高压开关柜内母线及各支引线宜采用绝缘措施，如采用可靠的绝缘材料包封。

4.3 防止涡流发热措施

对开关运行要随气候变化进行改善，在夏季炎热季节，环境温度较高，设备负荷电流又大，产热高，应加强10kV开关室通风排热来降低设备温升，防止室内过热。为提高设备过热故障巡视水平，要利用红外线测温仪导电柜体进行定期测温。

4.4 提高防护措施

应当加强开关柜设计和改良，从开关柜构造上防止机构卡涩，脱扣失灵、部件变形或损坏，分合闸铁芯松动、卡涩，轴销松断故障。其次运维人员操作技能培训，提高操作水平。

结语

通过采取一系列措施，双水供电所10kV的高压开关柜故障由每年发生6起降至1起，此项成果在兄弟单位得到了进行推广。随着10kV开关柜性能广泛应用，其运行维护、检修水平的要求更高，只有对其加强学习和研究，才能确保人身、电网和设备的安全，10kV开关柜的运维、检修工作任重道远。

参考文献

[1]王昌长，李福祺，高胜友.电力设备的在线监测与故障诊断[M].北京：清华大学出版社，2006.

[2]虞和济，等.设备故障诊断工程[M].冶金工业出版社，2001.

[3]刘耀南，邱昌容.电气绝缘测试技术[M].北京：机械工业出版社，1981.

[4]周惠兵.高压开关电器设备常见故障及其处理措施[J].中国科技信息，2014（23）：155-156.