高压开关柜风险分析及应对措施探讨

董昊 戴晓 尹俊武 黄泽龙

摘要：高压开关柜是实现电力分配的电力设备，需要承载高电压与大电流等，同时存在较复杂的机械结构，这些本质决定其一定存在能源危害或是机械伤害等风险。本文结合高压开关柜运行中出现的常见问题进行风险分析，并针对几类风险提出应对措施。

关键词：高压开关柜 风险分析措施

引言

高压开关柜是 10kV配电网中广泛应用，承载电力分配任务的重要设备。从变电站 10kV出线柜到电缆线路环网柜、户外开关箱，高压开关柜类型繁多。根据绝缘类型分为全绝缘型或半绝缘型，根据开关种类分为负荷开关柜、断路器柜等，根据绝缘介质分为气体绝缘、固体绝缘柜等。下面从几个方面阐述开关柜相关风险点及其来源，并探讨应对措施。

一、外露电气部分污秽腐蚀，绝缘劣化恶性循环

主要发生在半绝缘开关柜，由于采用空气绝缘，通常使用户内电缆终端头，所在空间与设备所在环境空气相通，若安装地点环境较差如潮湿、污秽、腐蚀性气体，则易发生电晕放电。电晕放电作用下，氧气吸收能量易形成臭氧，臭氧可溶于水，在潮湿环境更容易保持较高浓度。臭氧氧化能力强，对大多数金属、有机材料均有较强的腐蚀性。当作用于开关柜内裸露导体，如铜导体，形成氧化铜或铜绿，造成接触电阻增加，可导致发热缺陷，严重可导致绝缘劣化，造成故障。腐蚀性气体侵蚀电缆头接地铜编织带，造成铜编织带氧化粉碎，电缆屏蔽层失去有效接地，形成悬浮电位，加剧电晕放电。臭氧作用于电缆头护套，可造成护套橡胶老化龟裂，防水性能下降，造成水汽入侵电缆内部结构，影响电缆性能。

应对措施：1、安装选点优化，避开污秽区域，城市中安装避开污水通道;2、加强密封，由于开关柜为金属板组合结构，结合部位难免有缝隙，做好缝隙的密封处理，对于潮湿污秽严重区域，可考虑整板密封，现已有相关材料技术应用，可从开关柜下部实现整体密封隔离。3、污秽严重地区优先考虑使用全绝缘开关柜同时做好密封、除湿。4、由于腐蚀性气体造成户外开关箱箱体、开关柜柜体锈蚀通洞的情况也普遍存在。对于腐蚀性较强的环境中的开关柜，电缆头护套护层采用耐臭氧耐腐蚀材料，同时柜体也需要考虑耐腐蚀性。

二、无法对开关柜内部电缆头测温，无法有效管控发热缺陷

根据热击穿理论，由于绝缘介质损耗的存在，固体绝缘介质在电场中会逐渐发热升温，温度的升高又会导致固体绝缘介质电阻下降，电流进一步增大，损耗发热也随之增大。在绝缘介质不断发热升温的同时，也存在一个通过电极或其他介质向外不断散热的过程。当发热较散热快时，介质温度会不断升高，以致引起绝缘介质分解碳化，昀终击穿。

电缆故障大部分发生在电缆终端处，这与终端的质量、预处理工艺、安装工艺密切相关。由于施工工艺或材料质量等方面的问题，电缆头内线芯、接头端子等导体部分往往容易出现发热缺陷。由于电缆受力不正，接线端子与接线柱存在一定角度接触不良造成发热，或是由于错误使用垫片造成发热。发热缺陷处理通常较简单，只需停电拆除电缆头检查发热点对症处理，一旦发热缺陷没有及时发现造成故障，可能会造成开关柜部件损坏，维修更换将变得复杂，扩大停电影响。因此电缆头测温已是电缆线路运维的重点工作之一。导体发热与电缆热击穿机理共同作用下，昀终导致电缆绝缘击穿，形成故障。常规的测温手段，采用点温枪或热成像仪对待测部位进行测温，由于电缆头在开关柜内部，无法直接测温。有的开关柜柜门配置有观察窗，但是可操作空间受限，测温依然无法开展。

应对措施：1、从开关柜内部安装测温装置传感器采集温度，需要分两部分開展，由于需要打开出线间隔柜门进行安装，需要在间隔停电的情况下方可进行，结合检修工作配套整改安装，逐步解决存量部分，对于新投运间隔同步开展测温装置传感器安装，确保增量部分全面监测。同时随着电网自动化、智能化发展，环网柜通常也具备远程通讯能力，可实现在线监测实时报警。

三、防误功能不完善

环网柜类型繁多，部分环网柜由于投运时间较早，受限于当时的配网设备水平及运行规划，大部分没有配置完善的防误功能，随着配网线路的可靠性要求逐渐提高，大部分线路已经牵手成为环网，供电方式随时可能发生改变，开关柜进出线若不配置带电闭锁功能，则存在带电误合接地刀闸的设备风险，造成恶性误操事件，供电部门已将此设备风险纳入反措整改，列为设备固有风险。主要体现在以下几个方面。

开关柜的二次核相孔使用的发光二极管或氖灯珠寿命普遍较短，损坏情况较为普遍，不能可靠指示电缆带电状态。

一是带电指示器状态指示灯容易损坏，不能正确指示电缆带电状态，当指示灯损坏时，会误导运行操作人员致使其以为电缆侧不带电，发生带电合接地刀闸的恶性误操作事件。

二是带电指示器在白天强光环境下辨识度低，给操作人员操作核实亮灯状态带来不便。

三是配电网现已逐步完善五防要求，带电指示器仅起到提示作用，不能满足设备五防要求，不具备强制闭锁功能的开关柜已被列入设备固有风险清单亟需整改。

应对措施：控增量、去存量，避免新增固有风险，整改现有固有风险，在整改完成前，采取措施对风险进行管控降级。

）对于新增环网柜开关柜，电源进出线、联络开关间隔，除配置传统的开关机构互锁，可从设计上要求配置电磁锁，在电缆侧带电时闭锁接地开关，从根本上杜绝带电合接地开关的设备风险。一是对于存在倒供电的间隔如电源进出线、联络线间隔配置电磁锁，二是做好设备出厂验收管控，确保现场设备跟设计方案一致，三是做好现场施工管控，确保施工一次接线按照设计方案实施，避免接线错误导致防误功能失效，导致新投运设备存在固有风险。

）对于存量部分，由于基数较大，短期内通过更换环网柜来消除固有风险并不现实，通过设计一种开关柜进线带电闭锁装置，来改造早期未配置进出线柜带电闭锁功能的环网柜

）未开展改造前，采用悬挂固有风险警示牌进行提示，降低发生恶性误操作事件的风险。涉及接地操作前后应进行对比观察，停电前检查带电显示装置指示有电，停电后检查带电显示装置指示无电，方可确认电缆侧无电，具备接地检修条件，才可进行合接地开关操作。

）做好开关柜带电显示装置的巡视和维护工作，确保带电显示装置工作正常。

结语

开关柜风险防控需要从日常运维出发，提升人员技能水平和强化责任意识，结合现场具体情况，根据开关柜类型，所处环境的不同进行专项分析。电网智能化，配电自动化的推进也对开关柜的可靠运行提出了更高的要求。本文从电网安全、设备安全、人身安全的角度对部分风险进行了分析探讨，提供风险治理的思路和方向，只有确保风险可控在控，才能确保电网安全稳定运行。

参考文献

[1]李喜堂，陈超.高压开关柜绝缘事故的原因分析及防范措施[J].工程技术（引文版），2016（11）：00271-00271.

[2]李平.无源无线声表面波传感器及仪器系统研究[D].重庆大学， 2003.

作者简介：董昊（1992.7.27），男;重庆合川;汉;大学本科;助理工程师;研究方向：配电线路、设备运检。