高压开关柜常见故障和检修维护
2020-03-23李宁钢
李宁钢
摘要：在国内经济水平得到迅猛发展的今天，各行各业的生产对能源提出了极高的要求。虽然国家电网有不断完善系统，大力推广和应用各种高压开关柜，但实践中遇到了许多问题。本文将以笔者多年工作经验分析常见的几种高压开关柜故障，从绝缘、电气控制等几个角度切入，深入分析，研究问题处理方法。
Abstract： Today， with the rapid development of the domestic economic level， the production of various industries has placed extremely high requirements on energy. Although the State Grid has continuously improved the system and vigorously promoted and applied various high-voltage switchgears， many problems have been encountered in practice. This article will analyze several common high-voltage switchgear faults based on the author's years of work experience， cut in from several perspectives such as insulation， electrical control， etc.， and conduct in-depth analysis and research on problem handling methods.
關键词：高压开关柜;故障;检修维护
Key words： high voltage switchgear;failure;maintenance
0 引言
在国内电力事业快速发展的今天，高压开关柜作为电能分配和接收重要装置被广泛应用到电力系统。高压开关柜除了能够有效维持电力系统正常运作以外还可以在出现故障时候第一时间断开，减少故障损失和影响。本文将以高压开关柜为讨论对象，分析高压开关柜故障诊断办法、应对思路，希望能够确保设备更加稳定、安全的运行，减少误操作和各种因素带来的影响。
1 常见高压开关柜故障
1.1 拒动与误动
这类故障属于最常见的高压开关柜故障。之所以会出现故障问题，原因包括两种，第一种传统系统操动机构故障，脱扣失灵、轴销松断、卡涩、分合闸铁芯松动、位移损坏、部位变形、机构卡涩都是常见的表现。第二种辅助回路和电气控制因素引起。微动开关故障、合闸接触器故障、操作电源故障、开关不灵活、开关烧损、机构卡涩、接线错误、端子松动、接触不良等都是常见表现。
控制回路开路和控制开关故障。这种现象会引起电路无法重新闭合，并且控制回路断线会导致在开路过程中，电机的两端无法形成电压，电机并不转动。该问题的解决方法是使用电表做电阻、电压测量。在电路通电状况下测量，将万用表调整为电压档，如果此时电压被测的两点存在开路点，当然降压元器件是要除外的。该方法的使用要注意旁路通断[1]。假设旁路存在并联电路就需要断开被测线路，调节行程开关。在电机储能到位的时候切断电机电源。假设出现很高的限位，那么则意味着此时机构储能饱和。该故障的表现为储能的指示灯忽亮忽暗或是直接不良，电机空转做不到停机，只有打开了HK也就是控制开关以后才能够停止电机。在限位调节不高的时候，储能没有满就停机[2]。因为储能不到位，所以无法合闸开关。解决办法是，限位调节用手动方式让储能回归正常位置，随后紧固。
储能电机问题，假设电机烧毁就会伴随保险熔断、冒烟、异味一类情况出现。假设电机的两端拥有电压但是电机却不转动则表示很有可能是因为碳刷磨损十分严重或是脱落。该问题的判断方法是对电机的两端做电压测试、电阻测试。当然 也可以直接用替换法。也就是使用正常电机，获知是电机的故障与问题[3]。
机械故障在开关柜中是非常普遍的，主要包括操作机构故障、机械连锁故障。大多数故障发生在传动部件的磨损、紧固部位的松动和限位调整的不合理。首先是机构操作故障。这类故障主要表现为限位点偏移。解决该问题的方法是做好分闸连杆长度调节、改变原先的螺栓长度。机械连锁问题的处理为，为确保开关可以正常操作，开关柜的内部往往都会设置许多机械连锁。比如手车的进出柜为分闸开关。在合闸开关的时候并不能做隔离开关的操作。实际上这种故障有着许多种类型，在检查中一定要顺着传统途径检查。大部分防护机构都不复杂，往往并不会和其他机构出现交叉，查找十分简单。比如中置柜的中断路器如果无法到达工作位置那么就可以直接确定是下面几个原因引发的：第一个原因接地开关没在分位，此时的断路器室的插座插头连接不够稳定。第二个原因接地开关连锁片没有复位。第三个原因，断路器室活门挡板不到位。此时需要调整连杆、活门挡板。假设断路器试验位置的活门挡板复位并且接地开关有分位，则要对断路器两侧活门的滑槽高度进行检查，如并不位于同一高度则要进行调整。
1.2 绝缘故障
正确处理各种电压，明确绝缘强度、限位措施。要确保产品足够经济效益、安全可靠。绝缘故障主要表现为瓷瓶断裂、爆炸、击穿、CT闪络、污闪、瓷瓶套管、闪络击穿等。
1.3 载流故障
通常来说72至12kV这一电压等级之所以会出现载流故障，源自于开关柜的接头出现烧融、接触不良问题。
1.4 外力故障
比如小动物短路、自然灾害、异物撞击其实都是很常见的故障。
1.5 开关分合闸故障
这种类型的故障包括机械故障、电气故障两种类型。其中合闸方法包括电动和手动两种类型。手动无法合闸通常是因为机械故障。手动能够合闸而电动无法合闸表现的是电气故障。如果开关柜无法合闸但是却表现出保护动作，则意味着出现了开关故障、防护故障。
首先是保护动作。从前面分析的结果可以知道，保护动作能够让开关出现跳闸情况。在正式送点之前，故障保护回路能够让继电器正常运作。在合闸以后此时就会出现跳闸。虽然此时开关仍旧出在合闸部位，但开关并不会又一次跳跃。此外负荷开关柜假设出现熔断器烧断，同样也会引起开关无法合闸问题。
其次是防护故障。当前大部分高压柜实际上都有设置五防功能。中置柜开关无法在试验位置、工作位置合闸。也就是说电动不合闸、开关不闭合。实际上这是非常常见的故障和问题。表现为试验位置、工作位置灯不亮。此时需要稍微移动开关手车，从而让限位开关调整到闭合状态后送电。假设偏移了很大的距离，则要做相应调整。环网柜方面要做好柜门是否关闭的检查，要确认接地开关正处于分闸部位。
最后是电气连锁方面的故障。为了确保系统足够可靠，能够稳定运行，高压系统会设置许多电气连锁。比如两路电源单母线分段就要求母联柜、两路进线柜合两台。假设三台全部闭合就会出现反向送电问题，有很大的风险。进线柜联锁电路需要和母联柜闭接点连接到一起。确保母联柜能够同时工作，在两条进线柜中一个分闸一个合闸送电。高压柜无法电动合闸时，第一时间要考虑的问题是有没有电气联锁故障。假设无法满足合闸需要，比如合母联为一分一合，此时拉出分闸柜手车，没有插上插头。假设连锁电路陷入故障就要用万用表对其故障部位做检查。
2 高压开关柜检修维护办法
2.1 环境因素
环境因素带给高压开关柜的影响非常突出，尤其是外部环境，比如海拔、污秽、湿度和温度。
2.1.1 海拔
参照有关规定，普通高压柜绝不能安装在超过1000米的海拔，超过一千米小于4000米海拔的设备绝缘强度要做好。高海拔地区的气压低，空气少，这意味着开关柜绝缘强度会降低。电气间隙和耐冲击电压关联密切。参照帕邢定律，改进方法为，应对高海拔区域就需要在原柜基础上增加爬电距离和电气间隙。要选择加长触头盒。并且所用金属活门的材料要改成SMC绝缘材料。并且不论是支持绝缘子还是穿墙导管、静触头盒都要提高绝缘力度。
2.1.2 污秽
因为柜体在长期工作中没有及时维护和清理，所以柜内的各种装置会受到飞尘、盐碱、工业污染，并在绝缘子形成薄膜。一般来说干燥条件下这层污层不会出现过多的电导，影响不大。但在高湿度情况下比如雨雪霜露等条件，则会大量增加电导，使得绝缘子闪络变得非常低。由于污闪发生在工作电压，会引起大面积停电、长时间断电，需要在负面天气因素小以后才能够正常，所以影响比较严重。为了减少这种情况，就有必要在污闪季节对柜体做定期打扫，清理干净。甚至要逢停即扫。对于靠近沿海区域的变电站、变电所，柜体可以采用大爬距的多波纹绝缘子为母线提供支撑。并做好通风散热，充分考虑防护要求。柜顶泄压盖需要开设通风百叶窗，保障排风量。并且百叶窗内部的焊网孔径要小于1毫米。抽风机和通风窗部位可以加装滤网、网柵使用阻燃料填封进出电缆孔。减少外界尘埃进入到开关室，做好变电所空气净化工作。既控制了柜内温升，同时也打造了良好通风道，减少了污染。
2.1.3 湿度
如果湿度比较大，那么柜体的内壁和外壁就会出现水珠，水珠对于电力设备的影响是非常明显的。绝缘材料没有水珠时，空气湿度增加，闪络电压也会提高。在绝缘材料表面有凝露时候，闪络电压将会下降。也就是说水珠直接降低了开关设备绝缘材料绝缘效果，引起闪络事故和爬电问题。之所以会出现这样的问题源自于室内外温度的变化。在相对湿度、露点温度下，如果高压开关柜遇到了突然变化的温度就会出现水珠。由于高压开关柜内有非常多的装置，整体组合十分紧凑。所以为了保障绝缘效果，就需要提高柜体防水珠水平。比较常用的方法是加装加热器和温湿度传感器。在温湿度数值达到一定范围后启动加热器。减少水珠出现，保障绝缘材料寿命和可靠性。
2.2 联锁装置改进
有安装接地开关的中置高压柜内配有比较完善的五防连锁。操作轴机械连锁可以有效应对带电合接地开关与规避带接地开关合闸。使用机械连锁，搭配手柄操作，调整接地刀轴，让接地开关停留在合闸位置。此时柜体的导轨限位锁板就会伸出来，并挡住手车，使得无法进入到工作部位。面对这样的问题有下述几种方式处理。首先在接地刀来到合闸位置时候，断路器手车会撞弯限位锁板。此时手车来到了工作位置，引起带地接线合闸情况。这种问题需要做到的是和配件厂家沟通，要求对方以热处理办法增强限位锁板抗弯性。从而确保开关柜性能足够可靠。要重视操作人员技术培训，用严谨的操作流程操作，减少误操作现象发生。其次当前很多开关柜限位支座其实都是铝制材料。频繁开关以后部分操作者有可能会用力过猛导致支座坏掉。为解决这一问题，可以将铝制支座改成铸铁材料。通过这种做法提高抗撞击能力，满足安全性和可靠性要求。操作人员需要经过专业培训，用专业的操作能力应对操作需要。严谨操作、减少误操作流程才是保障开关柜少损坏、多发挥功效的关键。
3 结语
对于电路系统来说，高压开关柜是最为关键的组织部分，是确保电路系统稳定供电的关键点。因此才需要得到人们足够的注意力，要做好高压开关柜检修维护工作，保障工作效果、工作质量。只有高压开关柜能够稳定运行后，人们才能够正常用电和生活，保障用电质量，为人们提供稳定电力，推动我国经济系统的快速发展。
参考文献：
[1]张发军，潘亚培，李桂芹.高压开关柜的实际温升及发热解决措施[J].通信电源技术，2019，36（10）：279-280.
[2]朱德亮，章家其，洪卫华.高压开关柜实时监测系统研究[J].通讯世界，2019，26（08）：325-326.
[3]郑春芳.浅谈高压开关柜触头温度在线监测装置在神东矿区的应用[J].价值工程，2012，31（22）：74-75.
