配网自动化开关故障处理及运行维护方案探究

李焕欣

(广东电网有限责任公司东莞供电局，广东 东莞 523000)

1 引言

配网自动化开关不仅包括各种动作开关、传感器等，还涉及配网运行中的保护装置和通信设备，是配电调度和智能管理的重中之重。受环境因素、技术因素等影响，自动化开关运行过程中很容易出现装置老化、零件损坏等造成的误动、拒动等，造成配网安全系数大打折扣。必须结合具体问题开展配网自动化开关的科学保护和有效运维，以延长配网自动化开关的使用寿命，提升其安全效益和经济效益。

2 配网自动化开关故障分析

2.1 故障概况

配网自动化开关使用过程中非常容易出现由开关老化、人为操作失误、恶劣环境影响等造成的电力故障，严重时甚至造成大面积断电。以某地区2020年配网自动化开关故障调查情况为例，共出现严重电力事故5起，平均故障时间为12.8h，其具体状况见表1。

表1 某地区2020年配网自动化开关故障情况

2.2 影响因素

从上述调查中可以发现，设计因素、环境因素、人为操作是影响配网自动化开关可靠性和稳定性的主要因素:

(1)在设计方面，配网自动化开关结构不合理、材料不达标、安装不规范等均会导致开关性能受到影响，严重时甚至引起开关误动或拒动，造成配网运行过程中的保护控制失效。尤其是在长时间超负荷运行状态下，配网自动化开关零件往往存在一定的老化，致使开关动作不灵敏，造成配网运行的安全效益和经济效益大打折扣。

(2)在环境方面，高温、雷电、暴雨等均会引起配网自动化开关性能受到影响。在配网运行过程中自动化开关很容易积尘，此时若周围环境湿度较大，很容易造成暴露触点闪络，致使配网自动化开关损坏；在高温暴晒天气，配网自动化开关材料性能下降，老化现象加剧，给配网自动化开关稳定运行埋下了安全隐患。

(3)在操作方面，由于技术不过关、操作不到位等，很容易出现暴力闭合问题，导致配网自动化开关稳定性及可靠性受到影响。如断路器开关连接时带地线，一旦闭合很容易造成瞬时过流，引发线路烧损或开关爆炸；自动化开关中缺少闭锁装置，长久人为操作很容易误动，影响设备稳定性等。

3 配电网自动化开关故障处理及运行维护

3.1 故障处理

(1)设计优化。为保证配网自动化开关安全、稳定运行，在配网自动化开关设置时首先要对开关参数、指标等进行检查，确定其满足设计规范和安全需求后方可投入使用。若检测过程中出现规格不符、触点不灵敏等问题(如图1所示)，应及时进行更换；其次，要设置好跳闸程序或控制电缆，确保配网自动化开关准确动作。必要时还可以增加馈线终端智能监测装置，利用配网终端实现远程实时监控，并配合电力调度和投切装置，在配网自动化开关故障后能够第一时间完成相应动作保护，从而最大限度缩小由配网自动化开关故障引起的停电范围。

图1 配网自动化开关触点故障

(2)装置保护。配电网自动化开关运行过程中应针对运行环境做好安全防范，尤其是在高温、暴雨等恶劣天气频发地区，要做好防护装置的设置。如雷电频发地区可在避雷针基础上增加接地网、扩大线路间距；线路积尘较为严重区域应及时清理，更换线路或设备，保证其正常运行；潮湿区域需安装干燥装置，必要时适当通风；尽量在气候恶劣区域选用耐压等级高的绝缘子，按需求提升绝缘护套性能等。针对上述调查地区气候情况，在配网自动化开关故障处理时人员主要增加避雷器和防尘罩，由专业检修人员定期检查和清理，确定配网线路及装置绝缘性能，以保证配网自动化开关安全、稳定运行。

(3)规范操作。要进一步加大配网运维和管理人员技术培训，通过专题讲座、实践培训等确保人员能够严格依照规范开展对应自动化开关操作，避免自动化开关在高压带电情况下暴力闭合，致使过流造成开关烧毁；自动化开关手动投切过程中操作失误致使相间短路，造成装置击穿等。除此之外，在配网自动化开关故障处理过程中还需做好闭锁保护，利用闭锁装置实现过流、过压等的保护，减少由自动化开关问题引起的区域断电。如可将电磁锁安装在接地侧刀闸操作孔上，利用新增装置降低周围磁场对自动化开关性能的影响，使其运行更加灵敏，从根本上提升配网的安全系数和可靠性能。

3.2 运行维护

(1)智能监测。配网自动化开关运行维护工作量较为庞大，为在全面监测基础上减少人工投入，可利用智能配网监测体系形成基础框架，在该系统中增设IED状态监测模块，利用传感器、感应装置等分析自动化开关的机械特性、热特性、绝缘特性等，配合智能监测系统中的各项配网运行状态数据，分析自动化开关是否存在异常，其基本结构见图2。

图2 配网自动化开关监测系统

上述监测过程中可通过嵌入式安装将电流、电压、行程等传感器装入配网自动化开关线路中，并配合开关装置表面的温度传感器、环境中的湿度传感器、SF6传感器等，确定状态参数、环境参数等是否正常。若超过配网状态监测系统中的安全阈值，此时IED模块向DTU模块发送告警信息，在三维显示和声音告警基础上展示配网自动化开关位置、状态数据，为后续自动化开关运行维护提供有效参考。

(2)重点维护。配网自动化开关运行维护时应做好巡检和保护，由专业作业人员定期开展重点装置的检修和管控，实现早发现、早预防、早处理。一般配网自动化开关运维需从开关本身和配套装置两部分出发，做好相应管控和优化，即:

①开关运维。检查配网自动化开关质量、状态等，确定自动化开关中的关键部件是否存在老化、破损等。初步检查无问题后，可按照配网自动化安全标准逐步进行测试，确定自动化开关动作时间、到位情况、连贯性等，判断自动化开关是否存在安全隐患。若存在问题，可先通过传感器测定自动化开关各部分性能情况，确定故障点，查找故障因素。然后再逐一拆检，对故障零件进行维修或更换。若维修后的自动化开关可靠性仍不达标，则可视情况报废处理。

②配套运维。配网自动化开关运行过程中往往需要配套装置进行保护和调控，如电缆、传感器等。上述装置需严格符合电力规范，且满足自动化开关运行标准，否则很容易影响配网自动化开关性能。因此，在运维过程中不仅需要做好开关本身的保护，还需要开展辅助设施的防控。如在线缆运维过程中应根据配网自动化开关绝缘性能需求做好线缆绝缘系数测试，利用绝缘监测装置、红外感应装置等测定线缆是否存在绝缘问题和护套异常，早发现、早处理，从根本上杜绝由电缆绝缘引起的自动化开关误动或拒动；在传感器装置设置过程中必须要严格控制传感器的安装位置，尽量选择高灵敏度传感器并配合保护装置，降低其异常、损坏等对自动化开关运行状态的影响。

4 总结

配网自动化开关故障情况较为复杂，如开关性能欠佳导致的误动、拒动等；雷电、闪络等造成的击穿、损坏；人为操作不当引起的相间短路、过压损毁等。这些都直接影响了配网运行的安全性、稳定性和可靠性，在配网自动化开关运行和管理工作中需全面重视。现阶段我国配网自动化开关运维工作中需利用好智能监测装置，在监测分析、现场检查、风险评估等基础上确定自动化开关故障风险系数，针对上述结果开展对应维修和处理，以降低其故障发生率，将减少开关故障引起的经济损失和人员伤亡。