10kV高压开关柜故障原因及处理措施研究

韩涛 张国伟

摘要：高压开关柜是电力系统重要的装置之一，而其引发的故障大大降低了系统的运行效率。现主要分析了导致10kV高压开关柜故障的具体因素，并提出了防范10kV高压开关柜故障的具体措施。

关键词：10kV高压开关柜；故障原因；处理措施

中图分类号： TM591文献标识码： A

引言

近年来电力行业进行了深入改革，10kV高压开关柜的使用也变得更为普及。开关柜不仅维持了电力系统的稳定运行，而且在各种故障状态下可断开连接的设备，保证了设备及操作人员的安全。从长期发展的角度考虑，电力企业需加强10kV高压开关柜故障诊断及采取相应的处理措施，使其在系统中发挥更加全面的安全作用。

一、10kV高压开关柜种类及特点

现在运行的10kV高压开关柜种类繁多，不同开关柜之间有着明显的区别。总的来看，开关柜主要分为固定式开关柜、箱式开关柜、HXGN负荷开关柜、手车落地式开关柜和手车中置式开关柜几种。具体如下：（1）固定式开关柜是变电站和一些厂矿企业应用比较多的产品，体积较大，因此柜内空间比较充裕，柜内的各种电气元件摆放也就比较灵活，但其封闭性和防护性比较差，发生事故的概率较高，因此基本上已被淘汰。（2）箱式开关柜主要应用于户外用电场所，适合在负荷小的供电系统中使用，由于其体积比较小，散热性能不好，因此较大负荷的供电系统不宜采用。（3）HXGN负荷开关柜类型较多，其中SFs负荷开关柜具有防护等级高、维护简单等优点，在新建用电房中应用比较广泛。（4）手车落地式开关柜对箱底的强度要求较髙，目前市场上对采用进口技术的产品还有一定的需求。（5）手车中置式开关柜是目前在10kV开关柜中应用广泛、比较受欢迎的产品，和其他同类产品相比有着明显优势，因此具有广阔的发展前景。

二、造成10kV高压开关柜故障的具体因素

1、绝缘因素

绝缘能力是判断电力设备好坏的一项重要指标，也是影响高压开关柜正常工作的重要因素。在进行电力维修时，使用的电力产品质量参差不齐，很容易在维修过程中给电力设备带来损坏，降低其绝缘能力。另外，维修人员的维修程序不规范，也极易给供电设备的绝缘能力造成损坏。在开关柜平时的使用过程中，电力系统髙负载的运行往往会产生一定的热量，久而久之会就使开关柜绝缘层性能逐步降低。以上问题很容易造成高压开关柜出现故障。

2、安装、检修维护隐患

在安装工作中，有可能会出现电缆绝缘层损坏、未排尽电缆头内部气体、电缆屏蔽层接地不良形成环流等安全隐患，所以要从根本抓起，提高安装工艺水平，杜绝柜内短路现象；在进行大量的检查工作时，一定要将母排连接螺栓固定好，以避免停电事故的发生。

3、质量因素

电控柜内质量不合格的元器件会严重影响发电和供电的稳定性，容易引发供电系统中的安全事故，如质量低下的隔离触头在运行时接触不良容易造成电弧故障；由于电力系统主要运行在潮湿、多尘埃的复杂环境中，很容易导致绝缘老化，特别是绝缘能力比较弱的绝缘子头在供电运行中出现剧烈的爬电现象，将对供电安全构成威胁。

4、老化因素

随着社会用电量的增多，原先安装的电力设备开始处于老化阶段，各种装置及元器件性能日趋下降。如：真空断路器在使用过程中易发生不同的故障，特别是电流值处于异常变化的故障发生率更高。真空泡在真空度明显降低或者在运行中受损后，真空断路器的整体性能就会随之降低，当出现故障时就容易发生爆炸事故。同时变电站的高压柜，在系统负荷增加后，系统的短路电流和容量也会随之增加。若真空断路器的电流值难以达到系统运行的标准，其常会受到短路故障的影响而降低性能。这些问题的存在都会破坏电力系统的稳定性。

5、操作因素

断路器在10kV开关柜中属于一次性的主体设备，在运行期间要面临大电流、高电压等环境，这些都会影响到设备的运行状态。主要表现为：（1）柜体的机械强度不够，当短路电流流经开关的时候，在电动力的作用下而导致柜体与开关之间发生位移，从而致使触头间接触电阻急剧增大，而产生电弧，甚至会引起爆炸。（2）静触头或动触头在长期的使用过程当中，因为它们之间相互的机械磨损而导致接触点或面的减少，从而造成触头之间接触不良的现象。（3）设备安装中因操作不当破坏了结构的完整性，如：动静触头插入不标准，接触电阻过大易引起不同的故障问题。操作中的拒动、误动等均是开关柜事故的诱发因素，主要表现在：首先，操动机构以及传动系统的机械故障引起的开关柜故障，这种情况体现于卡涩、部件变形或位移、脱扣失灵等；其次，由于电气控制及辅助回路引起的故障，该情况会造成保护装置难以正常执行命令。

三、10kV高压开关柜故障的防范措施

1、重视材料的选择

在对荸个电力系统进行前期设计时，就应该分析各种可能造成开关柜故障的因素，对潜在的安全隐患做好防范并制定相关的处理措施。开关柜设计主要包括柜体的固定和相关电气元件的选择。现在市场上销售的电气元件比较多，工作人员设计时一定要分析各个元件的性能，主要从工作的稳定性和安全性上来考虑，并不断对其进行优化，达到开关柜最佳的设计状态。针对不同的电气元件，要选择合适的环境，只有这样才能保障其发挥优越的性能。当然为了满足实际情况的要求，在设计时也可以考虑用一些高性能的材料，以此来提升设备运行的安全系数。

2、注重爬电比距的设計。

在开关柜设计过程中，爬电比距是一个很重要的参数。只有符合该指标的要求，才能保证整个供电系统稳定安全工作。针对爬电比距，国家有着明确的规定，高压开关柜中各个组件的外缘爬电比距不小于18mm/kV，有机绝缘不小于20mm/kV。为了达到这一标准，电力施工部门应该严格控制相关配件的规格，在必要的情况下，可以找相关厂家定做，以保障电力系统工作的可靠性和稳定性。

3、注重安全设计

安全问题是进行任何工程首要考虑的问题，在电力行业同样如此，安全用电是电力行业长远发展的重要前提。为了确保供电系统的安全运行，电力行业制定了相关的标准。比如，髙压开关柜内的各相导体之间及对地空气间隙必须在125mm以上。在使用负荷绝缘结构的时候，还要注意不同绝缘材料介电常数的配合。只有这样才能有效避免意外事故的发生，以及烟雾或有害气体对母线的腐蚀。

4、性能方面

继电保护是电力系统的保护结构，其需在设计安装时严格按照标准操作。通常要不断改善继电保护对运行方式变化的适应性能，使其更好地服务于系统的运行。另外，当断路器容量不足时，继电器应该及时更换，对一些重要的参数指标需重新规划设计。

5、开关柜制造工艺造成的故障及处理

10kV开关柜的制作以柜体的制造工艺为基础。在开关柜制造时，首先选择角钢、槽钢等型材，根据柜体结构的要求，定性板材构件，特型钢管采用焊接的形式，并将变异处和需调处用紧固件连接起来。为了防止柜体结构的连接处因焊接受热膨胀而相互挤压造成的不美观问题，主要采用以下措施：焊接之后再进行矫正；提前预测变形范围，焊接时对着变形的反方向；必要时对结构进行整体的热处理；为了使焊接后凸起的部分与焊接处的收缩程度相同，需要对凸起部分进行加热。

结束语

高压开关柜在保障整个供电系统的稳定工作上具有比较重要的意义，因此，在使用过程中要避免开关柜事故的发生。这就需要工作人员在施工或改造工程中，严格按照标准施工，并对各项参数做好记录，相关部门要严把质量关，明确各个施工过程中的责任，对常见问题做好防范，并定期对高压开关柜做好安全测试工作，及时发现可能发生事故的诱因，并寻找有效的解决方法，确保寓压开关柜在最佳状态下运行，为人们日常的生产生活用电提供保障

参考文献

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