10kV高压开关柜安装注意事项及常见故障检修维护

白正立

摘 要：10 kV 高压开关柜在输配电及变电过程中起着重要保护及控制作用，在变电站的日常运行中对其安全性和运行效率有重要影响。为保证其安全且高效地运行，相关部门负责人在日常的检修维护的过程中必须对其可能出现的任何阻碍供电甚至是威胁人民财产生命安全的潜在因素引起重视。

关键词：10kV 高压开关柜结构;安装注意事项;常见故障原因及解决措施;检修维护

引言：在电力系统变电站建设中，室内10kV高压开关柜安装属于变电站建设单位工程下变电一次部分的分项工程，在工程量及规模上处于中小型设备安装工程，其中设备安装各个节点的关键工序把握，笔者根据这几年现场实际工作经验结合标准规范对室10kV高压开关柜的安装技术要点进行浅议，为现场施工人员提供参考。10kV高压开关柜结构复杂，运维难度大，极易出现各类故障，笔者分析开关柜主要故障及處理方法，为运维人员提供参考。

1. 10kV 高压开关柜简述

1.1 开关柜性能简介：KYN28-12（Z）型铠装移开式交流金属封闭开关柜系额定电压12kV三相交流50Hz的单母线分段系统户内成套配电装置。用于发电厂送电、电力系统和工矿企业变电所受电、配电、实现控制、保护、检测之目的，还可以用于频繁启动高压电动机等。

该型开关柜能满足电气和机械的五防闭锁要求，具有防止误操作断路器、防止带负荷推拉手车、防止带电关合接地开关、防止接地开关在接地位置时送电和防止误入带电间隔等“五防”功能，开关柜既可配用ABB公司的VD4真空断路器，又可配用国产的VS1等型号真空断路器，实为一种性能优越的配电装置。

1.2 结构形式 ：柜体结构采用敷铝锌板经CNC机床使用多重折弯工艺加工之后栓接而成，整体是由柜体和中置式可抽出部件两大部分组成。柜体的外壳及各功能单元的隔板均采用钢板弯制铆钉和螺纹紧固件连接而成，手车的面板为开关柜的门板，当手车在运行位置时其外壳防护等级为 IP4X（防止直径大于1mm的固体异物进入），隔室间、断路器室门打开时（手车在试验和隔离位置）的防护等级为IP2X（金属隔板和关闭的活门中的间隙不应超过12.5mm）。柜体被金属隔板分成手车室、母线室、电缆室和继电器仪表室，其中手车室、母线室和电缆室均有独立的泄压通道，当有内部故障电弧时，压力释放装置能可靠打开。更换断路器简单，手车互换性能好;开关柜一般均单列布置非靠墙安装，由于开关柜的安装调试和维护可在柜前正面进行，所以可以背靠背组成双重排列或靠墙安装;断路器室和电缆室可分别加装加热器，防止凝露与腐蚀发生，也可根据用户要求分别加装照明装置，以方便维护及检修;电缆室空间充裕、可连接多根电缆，具有架空出线、电缆进出线以及其它功能方案配电装置;主母线一般采用 2×125×10mm2 铜质矩形母线，母排、支排搭接处经过镀银处理，镀银层厚度要求大于8?m，其余部分采用热缩橡胶绝缘。母线相间/相对地最小空气间隙满足10kV大于125mm，带电体至门大于155mm的绝缘要求。

2. 开关柜的施工

2.1 开关柜的施工流程 ：10kV高压开关柜的安装属于专业性较强的变电一次部分的分项工程，通常的施工程序如下：施工准备→配合土建做好基础→铺设预埋件→基础养护并作沉降预压→设备开箱检查→设备二次搬运→基础测量划线→设备吊装→设备就位找平找正→设备基础固定→柜体间螺栓连接→母线安装→母线连接→断路器安装→控制电缆安装布线→接地线安装连接→控制回路→通电试验→电气装置特性及耐压试验→零序电流互感器及配电电缆安装→电缆接头制作→配电设备整体验收→送电运行。

2.2  10kV 配电柜安装的关键技术要点

2.2.1 设备基础验收：对开关室内基础平行预埋槽钢平行间距误差、单根槽钢平整度及平行槽钢整体平整度误差复测验收，核对槽钢预埋长度与设计图纸是否相符，复查槽钢与接地网是否可靠连接等。

2.2.2 10kV开关柜总体安装要求：基础型钢的安装垂直度、水平度允许误差、位置误差及不平度、基础型钢平面度、接地要求。盘、柜体垂直度误差、相邻两柜及成列柜顶部水平度误差、盘面误差、等。柜体安装完毕后，每台柜均单独与基础型钢做接地或接零连接，应有两处明显的与接地网可靠连接点，以保证开关柜接地牢固可靠。

2.2.3安装技术要点：

2.2.3.1设备并柜安装技术要点：开关柜在安装前按设计图纸必须仔细核对好室内开关柜设备的基础，并在基础上找到开关柜安装的基准线。具体安装程序及技术要点如下：

1）设备就位与拼柜：开关柜安装前，依据设计图纸核对每面柜在室内安装位置，从开关室入门处开始组立，与预埋槽钢间螺栓连接（不宜与基础预埋槽钢焊死），第一面柜安装后调整好盘（柜）垂直和水平，紧固底部与槽钢连接螺栓。相邻开关柜以每列已组立好的第一面柜为齐（如果一排较长，排列为10台以上，拼柜工作应从中间部位开始），使用厂家专配的安装螺栓连接，调整好盘（柜）间缝隙后紧固底部连接螺栓和相邻盘（柜）连接螺栓。

2）母线的安装、连接和固定：柜内母线安装时柜内支持式或悬挂式绝缘子安装方向应正确，爬电距离符合设计要求，确保绝缘距离，动、静触头位置正确，接触紧密。母线均采用矩形母线，且为分段形式。安装时需参照主母排安装示意图安装：用清洁干燥的软布擦揩母线，检查绝缘套管有否损伤，在连接部位涂上导电膏或者是中性凡士林;尽量按照边并柜边穿主母线原则安装，将主母线和对应的分支母线接在一起。主母排连接时注意满足“并柜穿主母排搭接板安装要求”。穿主母线时建议打开母线室泄压盖;所有主母排连接好后，用力矩扳手统一将所有的连接螺栓拧紧。然后逐台安装母线室顶盖;主母线与对应的分支母线连接时，可通过专用工具松动静触头固定螺栓而微动分支。正式送电前，必须用专用工具将静触头再紧一遍;主母排安装紧固完毕后，逐台恢复母线室顶部泄压盖，注意所有泄压盖固定时柜后侧处要用尼龙螺栓固定。

3）接地装置的连接：用预设的过渡排分别将各柜的主接地母线各二次主接地母线按功能分类各自连接在一起;在开关柜内部联接所有需要接地的引线。

2.2.3.2一、二次电缆连接技术要点：

1）电缆敷设前的准备：只有接地开关在接地位置，才能打开电缆门;根据电缆外径割开电缆室底部宝塔型电缆密封圈，松开左侧二次护板上的螺栓并移开二次护板，并敲落底板左侧处二次敲落封板。

2）一次电缆的敷设：电缆通过电缆沟穿入柜体，测量长度并进行切割，长度应考虑其相关部件的连接和电缆头的制作。剥去电缆上合成树脂封口和线状物，装配相应的电缆头和电缆支撑夹具，用螺栓、压力释放圈、弹簧垫圈、螺母将电缆与相关部件进行连接，然后紧固到适当的程度。

3）二次电缆的敷设：二次电缆通过柜体左前侧二次走线通道由柜底电缆沟引入仪表室，二次电缆比较多时可捆扎成束并固定在二次电缆通道内的固定支架。柜间二次连线，可通过仪表室予留直径90mm的大孔实现柜间二次连线。

2.2.3.3安装质量检查要点：检查柜体与基础槽钢（或方钢）间的连接牢固可靠性;检查柜间连接可靠性，确保所有并柜螺栓都已安装且紧固;检查主母线是否全部安裝，母线间包盒是否包好，主母线与分支、分支与元器件连接是否可靠，螺栓规格及安装力矩是否满足工艺要求，要求用力矩扳手全部复检;检查主接地排、二次主接地排是否均已安装固定可靠，并确保柜内接地点均已可靠接地。检查柜间小母线是否全部安装，要求压接可靠无松动;检查负载与柜体间的动力线连接是否可靠，相序是否正确;检查外部二次控制电缆压接是否正确可靠、无松动脱落等。

3.开关柜的现场交接试验及验收

3.1 开关柜的现场交接试验：现场交接试验应由供电部门许可的试验单位进行。试验标准符合国家规范、当地供电部门的规定及产品技术要求。现场交接试验项目包括：主回路的绝缘试验：绝缘电阻测量、交流耐压试验;辅助回路和控制回路绝缘试验;主回路电阻测量;绝缘件和整柜局部放电带电检测（1.1Ur 电压下，抽检）;外观及质量检查;机械操作及机械特性试验;联锁与闭锁装置检查;开关柜内一、二次元件接线正确性检查;金属材质检测（抽检）：镀银层厚度检测、主导电回路材质检测、触头材质检测;绝缘材料阻燃试验（抽检）。开关柜在整体安装完成、各馈电电缆连接完成并做好相关试验后，要对开关柜内部的电缆孔洞进行封堵，一般采用防火封堵料对一次、 二次电缆孔洞进行封堵，以防小动物及电缆半层内潮气串进开关柜舱室，造成绝缘下降设备接地短路。

3.2 开关柜装置送电验收

1）送电前检查 ：将设备各个部位清扫擦拭干净，确保柜内及元器件上无灰尘、金属材料及其他异物;功能车操作试验：确保摇进、摇出无卡滞;手柄操作灵活，机械联锁可靠;接地开关分、合操作，联锁可靠，操作灵活;检查边柜封板、门板、护板、顶盖板、电缆盖板安装并紧固;设备初次上电操作前，需对所有的断路器进行手动储能操作，避免上电后断路器同时储能，二次回路过载。接通辅助控制电源（不给予遥控信号）进行一次电气顺序操作。

2）开关柜送电顺序：计量或母线PT柜—进线柜—出线柜;开关柜停电顺序：出线柜—进线柜—计量或母线PT柜

3）送电验收：由供电部门检查合格后将电源送进室内，经过验电、核相无误。合高压进线开关，检查高压电压是否正常;合主二次开关，查看低压电压是否正常;分合其他柜开关。空载运行24h，无异常现象。填写设备安装技术台账，形成设备安装调试报告并移交运行单位。办理验收手续，投入运行。

4. 10kV 高压开关柜常见故障种类及处理方法

4.1 断路器拒合/拒分故障 ：1）操作电源电压降低，检查操作电压是否正常;2）电源熔断器熔断或空开烧坏，更换保险或空开;3）回路端子松脱造成合闸/分闸回路断线，检查转换开关（或按钮）、端子两端是否导通，插头座是否插紧;4）合闸/分闸辅助接点未接通，更换辅助开关;5）测量合闸/分闸线圈阻值无穷大或为零，判定合闸/分闸线圈烧毁，更换合闸/分闸线圈;6）操作机构传动部位卡阻，判定分合闸操作时所产生的震动导致连板、连杆弯曲变形或紧固螺丝和销钉松动、脱落或长时间不检修导致零部件生锈;7）电机烧毁不能储能，更换电机;8）电机储能不能到位而不能合闸，行程开关未到位或变形。

4.2 车不能摇进或卡滞故障：1）接地刀未分闸，处理方法：关后门，分接地刀;2）断路器未分闸，确认断路器已分闸;3）断路器能摇进但卡滞，检查活门能否正常开启（主母线送电之前）;4）检查活门开合机构动作是否正常;5）检查手车压板与柜体开合机构配合是否接触良好，因搬动或碰撞手车导板将导致配合尺寸偏差而致使活门不能正常开启;6）推错手车，导致动静触头配合过紧或过松，将导致很严重的触头烧毁事故，检查断路器规格是否与图纸一致。

4.3 PT烧毁：1）分段运行并列时烧毁PT，处理方法：两段母线并列前一次必须核相，必须具备并列条件;2）二次接线错误导致烧毁PT：应检查接线，两段母线并列前二次必须核相;主辅绕组接线混接和PT接线短路都是造成PT烧毁原因;3）系统谐振烧毁PT：PT因铁磁饱和而烧毁PT，需增加一次或二次消谐措施。

4.4 柜体发热：1）进线断路器发热，断路器参数选择不符合系统要求;2）触头发热，接触不良或推错断路器;3）其它元件发热，原因为元件参数选择偏小，螺栓压接松动，紧固不牢。

4.5 过电压击穿：1）系统因单相接地或真空断路器操作过电压等，处理方法：定时检测避雷器的性能，选择合适的避雷器，按电动机、变压器、线路、电容器等选型;2）电容器操作过电压：不宜采取空载下投入大容量补偿装置，避免造成烧毁PT或变压器或其它部位绝缘击穿。

4.6 绝缘故障：基本为绝缘放电现象，如导体相间、对地闪络等。在绝缘放电或绝缘间隙强度不满足相关要求的情况下，极有可能引发放电或绝缘击穿事故。经调查发现，引发绝缘故障的因素主要与外界环境有关。如运行环境空气较潮湿，极有可能出现污闪情况。

5.10kV 高压开关柜故障解决对策

5.1 注重10kV高压开关柜的选材：对柜体材料、柜体结构、断路器等元件进行不断优化，根据使用环境引进SF6气体或环保气体绝缘开关柜以提升开关柜绝缘强度，选择耐腐蚀、耐高温强的元器件，确保开关柜能在恶劣气候下正常运行。

5.2 引进先进10kV高压开关柜运维技术：注重先进运维技术的引进，确保发生故障能被及时发现。例如在手车触头处安装电流传感器、温度传感器、插接式电压传感器等;在开关柜内安装视频摄像头监控手车进出合分位情况，并可遥控手车实现摇进摇出电动操作。以上先进运维手段已在我国某些重点场所试点使用。

5.3 加强 10kV 高压开关柜运行管理 ：为从根本上降低 10kV 高压开关柜故障发生几率，保证开关柜可靠运行，除严格按照规章制度执行外，还必须做好开关柜的日常巡检、定期维护和检修工作，科学制定运维周期，细化运维责任机制，提高运维水平。

结束语

10kV 高压开关柜故障可直接影响电力供应可靠水平。本文介绍得10kV高压开关柜的现场安装技术要点、质量检查及常见故障种类及处理方法等，希望对相关安装人员和运维人员提高安装水平和故障处理能力有些许借鉴，以能大量降低10kV高压开关柜得故障发生率。

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