10kV开关柜故障原因及应对措施探讨

许光宇

［摘 要］目前，市场上可供选择的10kV开关柜类型正在不断增多，为10kV电网建设提供了有效支持。但10kV开关柜在使用时会受到周边环境影响，容易出现故障问题。电力企业在对开关柜进行安装时，需要根据不同类型开关柜结构特点，制订针对安装计划，还要从根源上对故障问题发生原因进行分析和探讨，并采取有效防控措施，才能保证开关柜在使用时能够满足各方面要求，避免因为开关柜故障问题对电网运行产生不良影响。电力企业要提高对这项工作的重视程度，并加强开关柜运维管理。本文就10kV开关柜故障原因及应对措施进行相关分析和探讨。

［关键词］10kV开关柜；故障原因；应对措施

［中图分类号］TM72文献标志码：A

随着我国社会经济的不断发展，各个地区电力工程建设水平也在不断提升，初步满足了用户电力能源使用需求。但因为在建设电力工程时，会受到多种因素影响，尤其是设备应用效果，会对电力系统运行安全性产生直接影响。因此，电力企业需要从各个层面对设备进行有效监督和管理，尤其是在对10kV开关柜管理时，需要做好设备规格和型号选择，并且对制造工艺有效改进，对设备进行科学安装，并加强后期检修和维护，才能保证开关柜应用寿命能够得到有效延长。电力企业还要根据开关柜运行情况，制定有针对性的故障预防措施［1］。

1 10kV开关柜运行特点

10kV开关柜属于固定开关装置，主要作用于煤矿行业以及变电所建设中，这种开关柜容量比较大，可以将各种类型的电子元件灵活设置在柜内。传统固定开关装置在使用时密封性能比较差，无法对开关柜进行有效防护，这就导致开关柜在使用时经常会出现故障问题，因此这种开关柜逐渐被淘汰。我国在建设电力工程时，部分电力设备运行期间负荷比较小，可以配置箱型配电柜。这种配电柜体积比较小，无法提高散热水平，难以将其作用于运行负荷比较大的设备建设中。一般情况下电力企业会选择负载控制柜，这种开关柜不仅类型比较多，而且保护能力比较强，在对其检修和维护时，各项工作开展难度比较小。目前，市场上大多数开关柜产品设置为落地式手推车类型，对箱体应用强度存在较高要求。在进行电网建设时，可以选择台车切换装置，应用这种装置具备较多优势，具备广阔的市场发展前景。电力企业需要根据自身建设需求对开关柜类型进行正确选择，还需要对开关柜结构特点进行深入分析和研究，并制定有针对性的管理措施，才能充分发挥开关柜的功能效用［2］。

2 10kV开关柜故障问题发生原因

2.1 材料和设备存在质量问题

在進行电力工程建设时，材料和设备应用质量会对高压开关设备运行效果产生直接影响。尤其是在对传统电网进行改造时，因为涉及的内容比较多，需要对材料和设备进行有效更换，才能提高区域内供电水平。如图1所示，在对高压开关柜故障问题进行排查时，如果绝缘触头存在质量问题，就会导致开关柜内绝缘触点接触不良，还会引发电弧失效等问题。绝缘子绝缘性能过差，就会对开关柜使用寿命产生一定影响。有些电力企业选用了酚醛玻璃绝缘子和环氧浇注变压器设备，这种绝缘子和设备整体性能不符合电气规范要求，如果在运行期间质量不断下降，就会引发严重的事故。在正常工作条件下，粉尘和环境湿度会导致电气元件出现老化问题，进而导致绝缘性能下降，这也会对开关柜正常运行产生一定影响［3］。

2.2 操作隐患比较严重

在进行高压开关装置应用时，断路器设备属于一次性装置内容，在使用时会受到电流和电压影响。如果开关装置在使用期间出现短路故障问题，就会导致电流迅速增加。高压开关柜机械强度过低，电流通过开关时，柜体会受到电流影响出现运动现象。如图2所示，触点之间的接触会导致电阻数值不断增加，引发火花等情况，严重时还会引发柜体爆炸问题，进而对区域内电力能源供应产生较大影响。开关装置在长时间运行时，静触头和动触头会因为机械摩擦出现接触不良等问题，触头之间接触面积不断减小，会对开关柜正常应用产生不良影响。在进行开关柜使用时，如果不小心摇动柜体，很可能引发开关柜失效现象。这是因为开关柜内部零件会出现短路故障或出现变形问题，一旦开关柜内部线路出现严重损坏，就会导致保护设备无法顺利完成相应指令［4］。

2.3 防护水平过低

目前在应用高压开关柜时，主要存在五重保护内容，也就是软件锁和电磁锁以及机械锁等保护内容。其中，机械连锁主要具有接地开关和隔离开关控制等功能，电磁锁主要是对装置是否通电进行有效判断，并对纱门是否处于锁定状态进行检测和分析。这些防护手段在使用时具有一定优势，需要对其加以有效使用，才能获得更好的防护效果。但重复使用不同类型的闭锁方式会导致操作形式更加烦琐，还会增加工作人员的任务量，有些工作人员责任心有待加强，在进行具体操作时，没有严格按照防护要求标准进行建设，也没有对保护效果进行检测和分析。一旦保护性能下降，就无法对外界影响因素进行充分防护，会导致开关柜在使用期间出现更加严重的隐患。一些电力企业也没有提高对这个问题的重视程度，并未从各个层面对开关柜进行有效保护［5］。

2.4 绝缘性能存在问题

要想提高高压开关柜的绝缘性能，就需要严格按照开关柜使用要求，做好绝缘性能检测。但实际上绝缘性能会受到安装质量和维护手段以及环境条件的影响，大多数开关柜运行环境比较恶劣，如果周边环境过于潮湿，就会导致母线表面和绝缘子遭受污染。开关柜内部存在水分也会引发污染问题，进而导致绝缘子出现损坏。绝缘子出现严重老化问题，也会导致性能失效。有些高压开关柜在长时间高负荷运行的情况下，内部材料磨损和老化问题过于严重，绝缘系数不断降低，增加了开关柜隐患问题发生的概率［6］。

2.5 安装和检修风险比较大

一般情况下，在进行高压电网建设时对材料和设备应用存在较高的要求。一旦电力企业没有严格按照建设需求正确选择材料和设备，也没有做好质量和性能检测，将不合格材料和设备应用于电网建设中，就会引发严重事故。尤其是在安装高压电网时，如果电力企业没有制定详细的施工细则，则无法将其全面落到实处；如果施工人员也未严格按照制度要求标准作业，就会增加失误发生的概率。高压电网建设对施工工艺应用存在较高要求，如果电力企业选用的施工技术过于落后，就无法提高电网运行的安全性，还会降低区域内供电质量。在安装母线和导线时，因为涉及的内容比较烦杂，母线连接螺栓扭紧之后，如果没有对固定性能进行有效检测，一旦使用期间出现松动问题，就会导致线路运行温度不断上升，进而引发故障问题。在切断分段汇流条和输出线路之后，虽然可以有效排除故障问题，但也会对设备应用产生一定影响。在对高压开关柜进行检修时，如果出现电缆敷设不到位等问题，就会增加故障发生的概率。线缆头部气体无法彻底排除，在进行线缆制造时，切断线缆会引发绝缘破坏和接地不良等故障问题，还会导致线缆在运行期间出现杂散电流和感应电压。

3 10kV开关柜故障问题解决措施

3.1 材料和设备质量问题解决措施

在进行开关柜选择时，电力企业需要重点关注市场上的一些新型设备，要将性能更加优越的产品用于电网建设中。在对各种类型的材料和设备进行选择时，不仅要保证材料和设备规格、型号能够符合开关柜建设要求，还需要做好质量和性能检测，只有检测合格才能应用到实际建设中。电力企业还需要选派专门的技术人员做好现场检测，如果发现材料和设备使用期间出现问题，则需要对其进行及时处理。因为当前市场上的元件类型比较多，设计人员在设计开关柜时，也需要对各种类型元件性能进行准确分析，要从安全性等角度出发，还要保证元件特性符合开关柜建设要求，并且能够适应复杂的运行环境。

3.2 操作隐患解决措施

在对高压开关柜操作隐患进行预防和控制时，要做好高压开关装置选择，并对其进行有效监测和管理。电力企业还要提高高压开关柜的机械强度，避免断路器设备使用期间对高压开关柜运行产生不良影响。在进行高压开关柜操作时，要尽可能避免出现开关柜摇晃问题，只有这样才能降低开关柜内部元件变形和短路问题发生的概率。工作人员要定期对开关柜内部线路运行情况进行检测和分析，如果发现线路已经出现老化或隐患问题，要对其及时进行检修和处理。工作人员要对开关装置运行温度进行严格控制，要制定有效通风措施，避免开关装置运行期间温度不断上升，进而对开关柜使用产生不良影响。工作人员要定期对开关装置运行温度进行检测和分析，为温度调控工作的开展提供有效数据支持。

3.3 提高防护水平

在对开关柜设备进行防护时，要严格按照五重保护要求执行。工作人员需要强化自身责任心，自觉规范自身行为。工作人员还可以通过对三频耐压变压器设备进行有效测试，并做好局部放电测试处理，明确设备防护效果。为了避免高压开关柜使用期间因为电缆头绝缘事故引发质量问题，需要积极引进信息化技术，提高智能化防护水平。

3.4 优化绝缘性能

在设计高压开关柜时，需要根据电网运行需求，对高压开关柜绝缘性能进行完善和优化。因为电网运行期间继电保护属于非常重要的一项内容，在设计高压开关柜时，需要严格遵循继电保护设计要求，还要根据实际应用需求，对继电器等设备功能进行完善和优化。要想提高高压开关柜绝缘水平，还需要做好运行环境优化，并定期开展检测工作。如果发现高压开关柜内部元件已经出现老化或磨损问题，要对其及时检修和更换。

4 提高安装和检修水平

在安装高压开关柜时，电力企业需要选择专业技术人员开展相关操作，并且制定详细的施工細则，将其落实到安装的各个环节中，要保证工作人员能够严格按照规章制度要求标准安装，降低失误问题发生的概率。每个安装环节作业完成之后，都需要及时开展质量检测工作，只有检查合格才能进行下一环节操作，避免因为质量问题对开关柜运行效果产生不良影响。在对开关柜检修时，要积极借助智能化软件和设备，及时查找故障问题发生原因，并精确定位故障区域，为维修方案制订提供有效支持。工作人员需要在最短时间内对开关柜进行全面检修，并彻底排查隐患问题，只有这样才能从根本上降低故障发生的概率。工作人员还要做好自我防护，避免检修期间出现安全事故。

5 结语

在进行10kV开关柜设计时，要从安装环节入手对故障问题进行预防和控制。电力企业要组建更加专业的工作团队，并解决10kV开关柜运行期间存在的问题。电力企业可以在开关柜中添加在线监测装置，通过对开关柜运行参数的实时提取，并对各项数据信息进行对比分析，从而对异常情况及时发现和解决。电力企业还需要对开关柜典型故障问题进行深入研究，并对影响开关柜运行的因素进行有效控制，要为开关柜的使用提供有力支持。电力企业还需要做好开关柜更新，为电力系统的高效运行奠定良好的基础。

参考文献

［1］张均蔚. 一种10kV补偿电容器组断路器非全相分闸监测系统［J］. 电气技术，2022，23（12）：75-80.

［2］赵乐. 矿井10 kV供电系统越级跳闸典型情况分析及应对策略［J］. 中国石油和化工标准与质量，2022，42（17）：141-142.

［3］沈松斌，程玉凯. 一起主变压器低压侧开关柜爆炸事故分析［J］. 山东电力高等专科学校学报，2022，25（3）：24-27.

［4］黄艳，龚翔峰. 沙河抽水蓄能电站10 kV高压柜缺陷分析与处理［J］. 水电站机电技术，2022，45（3）：104-106.

［5］马超晨. 电气化铁路10kV配电所电气设备的安装与运维［J］. 设备管理与维修，2021（24）：89-90.

［6］刘小丽. KYN28型10kV高压开关柜性能、故障分析及处理［J］. 电气技术与经济，2021（6）：67-69.