10kV开关柜常见故障及其原因分析

10kV开关柜常见故障及其原因分析摘要：10kV开关柜在运行中经常会出现故障，造成经济上的严重损失，为了保证设备安全运作，降低故障所造成的损害，要有效地做好开关柜电气故障的检测和预防。文章针对10kV开关柜常见的故障进行分析，并提出了处理和改进的措施。关键词：10kV；高压开关柜；故障分析；改进措施引言随着电力技术的发展，10kV开关柜总体制造质量及运行可靠性有了较大的提高，故障率也大大降低。但在运行中仍存在和发生一些可以避免或不该发生的缺陷及故障，及时对这些故障进行分析和处理，能够有效避免和防止故障的发生，并及时发现潜在缺陷，提高供电可靠性。一、高压开关柜常见故障分析高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备，发生故障时造成的后果也很严重，而且往往一台开关柜出现故障，会出现殃及整段母线或相邻开关柜。高压开关柜故障原因分析主要有以下几个方面：（一）绝缘等级差1、爬距及空气间隙不够。爬距及空气间隙不够是开关柜发生绝缘损坏事故的根本原因。特别是手车柜，为缩短柜体尺寸，生产单位往往大幅度地减小装于柜内的断路器，隔离插头相间距离或对地距离，未采取有效的保证绝缘强度的措施。2、制造质量差，工艺不良。制造质量及装配质量对开关柜整体耐压水平有很大的影响。如开关柜内的有些元件可以通过耐压试验，但开关柜整体却通不过，原因是装配质量差。如紧固螺丝不规则，拧紧后螺杆长出螺母过多；有的支持瓷柱紧固底板成“丁”字型，在支持瓷柱处作特殊处理，这样不仅缩短了绝缘距离，而且造成电场局部集中。另外支持瓷柱质量差，稳定性能差，在短路电流冲击下发生断裂，造成事故扩大。（二）防爆、防护能力不足1、高压开关柜顶部设计有泄压通道，分别是电缆室、母线室及开关室三个泄压通道，但部分开关柜安装时存在柜顶泄压通道未采用一侧用塑料螺丝紧固而是全用铁螺丝锁死、塑料螺丝与铁螺丝安装方向相反、固定螺丝不规范等问题，导致当柜内短路时，电弧产生高压蒸气无法从泄压通道充分排出，压力瞬间将达到很高值，并从封闭式开关柜中薄弱的地方冲出，对人身和设备造成危害。2、目前开关柜面板开孔大致有几种情况：开关小室观察孔、电缆小室观察孔、开关分合指示观察孔、散热孔、微机五防锁扣、紧急解锁孔、柜面板照明孔洞等。这些孔洞的存在，极大降低了开关柜的防护等级要求。3、站用变柜等开关室与电缆室之间的通风散热孔、泄压通道尺寸小，造成站变故障时高温蒸气无法将压力充分释放并串入熔断器小室，扩大故障范围。4、开关柜前、后柜门螺丝在检修后未锁紧，造成防爆能力不符合要求。（三）开关柜发热开关柜发热主要表现为导电回路发热与开关柜过热两种状况。导体发热主要体现在导电回路发热与散热两方面，当发热大于散热时，开关柜温度要上升，大于额定温升时，整个开关柜或局部连接处发生过热，严重时发生事故；其中发热主要包括导体发热、接头发热以及涡流发热。导体发热与导电回路电阻成正比，当导体截面积设计过小，电阻率较高时发热就严重；导体发热还与负荷电流的平方成正比，在小电流时发热可能不明显，当负荷电流增加达几千安以上时，热量将成百倍的上升，即出现发热、过热现象；导体发热还与发热时间有关，运行时间越长，发热的累积效应越严重；柜体通风散热不良也会加重发热现象。1、导电回路过热。导电回路接头接触不良引起的发热最普遍。突出部位为：主变总开关大电流回路内手车的触头部位、开关刀闸引线连接处、TA接线板、闸刀主刀口接触部位。由于接线板连接工艺不良，闸刀调试质量不高以及接触部位电化学腐蚀等原因造成这些部位严重发热，调度运行中常常遇到此类过热故障。2、导体发热。由于开关柜内有大量主母线采用铜、铝排等导体，当运行电流越大，主母线发热越明显。目前，采用的铜、铝排杂质含量高，铜排电阻率较大也影响发热，设计热稳定余度小，原来的矩形截面散热面小，加开关柜小型化全密封散热通风差，运行中可以发现主母线室柜门表面温度较高。（四）开关柜及机械传动操作机构故障分析1、传动系统故障原因分析。开关柜传动机常常遇到变形、弯曲、连杆拉断、拐臂断裂、铁板厚度不够、传动销子断裂，手车6个触臂与触座中心不对中、手车滑动导轨上下前后不平行，造成操作困难、操作笨重，一些连杆刚度小、锈蚀严重，操作时机械振动厉害。上述这些问题有时造成连杆脱落而相间短路跳闸，或单相接地，严重影响开关柜的可靠运行。2、开关柜内元器件发生故障异常。开关柜是由断路器、手车、TA、TV、氧化锌避雷器(MOA)及导电排、绝缘件等元件组合而成，这些元器件的质量优劣也直接导致开关柜的故障发生，具体常见的故障异常有如下几种：1）MOA质量差、持续运行电压不能满足反措要求；2）导电铜、铝排含有杂质，电阻率高，加工尺寸偏小，达不到设计标准；3）电流、电压互感器质量差、伏安特性差，爬电距离小，成为开关柜的绝缘薄弱点；4）带电显示装置质量不稳定，试验工作较麻烦。以上这些配套设备存在的问题引发开关柜绝缘故障、过热故障，严重影响开关柜正常运行。二、开关柜检修维护措施及改进建议(一)提高绝缘性能措施开关柜接入电网后，必须同时承受工作电压的作用。如果由于元件质量不好，与电网某些参数不利的组合，又会加剧运行条件恶化。因此，开关柜生产制造中，应特别注意绝缘性能，以减少运行中绝缘事故的发生。对绝缘件的设计，除需满足必要的机械强度外，最根本的是应承受规定的电压(见GB1408《固体绝缘材料工频电气强度试验方法》)。因此，可采取以下一些措施：1、高压开关柜内的绝缘件（如绝缘子、套管、隔板和触头罩等）应采用阻然绝缘材料（如环氧或SMC材料），严禁采用酚醛树脂、聚氯乙烯及聚碳酸脂等有机绝缘材料。2、一定要按标准的要求，带电体对地距离不小125mm。这个距离虽比过去100mm的要求有所提高，然而这是最低要求。125mm不对称间隙的工频耐受电压约为49kV(最大值)，而在不利的情况下，电容传递过电压最大值有可能高达63kV(最大值)，可见这个间隙距离是不够的。3、应充分注意元件选择，特别是电压互感器，要选择伏安特性较好的产品，即在线电压下无显著饱和的电压互感器。同时，对于隔板等，应选用绝缘性能好，不燃烧或阻燃的绝缘材料。（二）提高防护、防爆能力措施更换开关柜泄压通道顶盖固定螺丝，使得当柜内短路时，电弧会冲断相应分室的顶盖塑料螺丝，使顶盖折起开放压力释放通道（同时顶盖一侧有铁螺丝固定不至于飞出去）。应当注意的是泄压通道顶盖缺口对侧应更换为塑料螺丝（缺口侧仍用铁螺丝固定），用工具将原铁螺丝旋出后改用塑料螺丝锁紧。（三）提高安装调试工艺水平开关柜绝缘间隙不合要求放电，机构传动系统有卡涩，开关手车操作不灵活等问题均通过联系厂家进行技术改造来解决，导电回路发热在设计载流量满足要求的前提下也可以改进接触结构，紧固设备连接点来解决。（四）加强对10kV开关柜运行的巡视检测遇到柜内的异声要仔细分析，有时一个小放电现象等到下次巡视时可能已发展为绝缘故障，巡视时必须高度认真细致；同时加强对导电回路进行红外线带电测温，可以提高设备过热故障巡视水平，特别对主变大电流回路有关接头的检测，一旦出现温度异常升高，即可以先通知调度转移负荷来防止过热恶化成事故；对开关运行要随气候变化进行改善，应加装室内除湿装置，防止湿度高引起开关柜内绝缘闪络，在夏季，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，防止过热。三、结束语开关柜的运维、检修工作任重道远，随着开关柜性能的不断完善，设计不断改进，其运