10kV高压开关柜故障分析与防范措施

10kV高压开关柜故障分析与防范措施

陈晴，叶江明

(南京工程学院 电力工程学院，江苏 南京 211167)

0 引言

高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电等过程中，起通断、控制或保护等作用的高压电气设备；10kV高压开关柜即工作电压等级为10kV的高压开关柜。10kV高压开关柜内部结构复杂，元器件众多，通常包括高压断路器、隔离开关与接地开关、高压负荷开关、电压互感器和电流互感器、操作机构等。高压开关柜具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能，适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场所，用途广泛，使用数量众多，承担着电能的分配任务，这使得在越来越重视供电可靠性和电能质量的当下，对10kV高压开关柜的运行情况进行系统分析尤为重要。

国内10kV高压开关柜种类庞杂，质量也良莠不齐，在运行过程中出现的各种技术问题和使用故障很多。针对10kV高压开关柜在现场运行过程中出现的各类故障进行归纳总结，并针对不同的故障类型，结合长期工作经验和理论给出处理建议。

1 10kV高压开关柜常见故障原因分析

在实际的生产和运行过程中，导致10kV高压开关柜故障的原因众多，主要可以分为以下几大类：开关柜的绝缘性能差、材料设备质量差、工艺上的缺陷、安装运检时的隐患以及防护措施和操作不当等。下面分别针对上述不同故障原因进行系统阐述。

1.1 开关柜的绝缘性能差

绝缘性能是高压开关柜的一项重要指标，易受到外部情况、安装维护、运行操作不当等因素影响。开关柜所处运行环境在恶劣的环境下，比如内部环境潮湿且有绝缘子和母线表面积污的情况下，其内部会积污受潮，进而发生污闪，破坏开关柜绝缘。󰀶󰀸

老化也是高压开关柜绝缘损坏的一种重要原因。我国经济社会在过去的几十年中快速发展，原先安装的高压开关柜在长期运行中势必会有过负荷运行的情况；在长期过负荷的情况下，原先安装的高压开关柜内部绝缘材料老化情况十分严重。此外，绝缘比距和空气间隙也影响着高压开关柜的绝缘性能。许多厂家为了满足用户要求，减小开关柜外型尺寸，通常的做法是减小高压开关柜内部的高压断路器、隔离插头相间或对地的距离；而在作出此类结构方面的改动之后，并没有采用其他提高绝缘水平的相应措施，导致高压开关柜绝缘水平下降，高压开关柜在使用过程中事故频发。1.2 材料设备质量差和工艺上的缺陷

在电力系统的运行过程中，高压开关柜所采用的各类元器件和材料的质量，硬性地决定着该开关柜的性能。市场上销售的各类柜内使用的元器件品类繁多，质量也良莠不齐。当10kV高压开关柜内部采用质量低劣的元器件时，在长时间运行后，极易造成开关柜绝缘性能的损坏。即便是采用的各元器件都是合格的，且都能通过各类实验，但是组装之后也依然可能出现整台开关柜试验不合格的状况；出现这类问题的根源是设备制造质量差或工艺上的缺陷。常见的此类问题有柜内紧固螺丝在旋紧时，没有按照规定进行操作，使得旋紧之后露出部分过长，支持瓷柱的紧固底板在支持瓷柱处未做应有的特殊处理，电缆制作工艺不良造成内部短路等。工艺上的缺陷往往会减小柜内安全距离，影响开关柜内部绝缘，使整台开关柜的绝缘性能严重下降。1.3 防护措施和操作不当

10kV高压开关柜普遍装有机械连锁、电磁锁和五防程序锁等。机械连锁常用于各类开关以及网门相互之间的闭锁；电磁锁通常是通过对设备带电情况的判定来控制后网门；五防程序锁则常用于对整台高压开关柜全部操作步骤之间的连锁。在此三

10kV高压开关柜故障分析与防范措施 电工电气 (20󰀱7 No.4)

种防护措施同时使用时，由于操作极为复杂，使操作的工作量陡增，作业难度也大大增加，甚至有时会出现三种防护措施之间操作上的冲突，增加了高压开关柜的故障隐患。

高压断路器作为10kV高压开关柜内的主体设备，具有一次性的特点。在实际运行过程中，高压断路器所面临的大电流和高电压的考验，都会影响着高压开关柜的性能。由于高压开关柜内部会流过大电流，所以要求开关柜的机械稳定性要好。当开关柜的机械强度不够时，在流过大电流时会使开关和柜体之间发生位移，从而使得触头之间接触电阻急剧增加，进而产生电弧，甚至引起爆炸，影响十分恶劣。高压开关柜在长期运行后，内部的动静触头之间的接触面会产生机械磨损，从而出现接触不良的现象。设备安装过程中因操作不当也会破坏整个开关柜的完整性，增加事故隐患。

行科学分布，使设备得以在良好的环境下运行。从选材到设计再到装配的整个过程中，不能有丝毫凑合的心理。2.3 爬电比距的处理

这是高压开关柜设计需要处理的一项参数。按照国家标准，高压开关柜的各组件及其支撑绝缘件的外绝缘爬电比距为纯瓷绝缘不小于18mm/kV，有机绝缘不小于20mm/kV。爬电比距影响着系统的正常运行，必须得到保证，所以，高压开关柜所用所有组件都应由专业厂家制作，不能采用仿造产品，以保证高压开关柜的性能良好，更是为了保证电力系统的安全稳定供电。2.4 安全与性能等方面

高压开关柜作为一种高压成套设备，在考虑良好运行和正常供电的同时还要考虑到安全用电，保证运维人员的人身安全。开关柜内部各导体之间的净距离必须满足电力行业的标准：各相之间以及对地空气间隙必须在125mm以上。当高压开关柜内部采用了新型复合材料时，需要加强各绝缘材料介电常数间的配合，该处理可有效减小盐雾及有害气体对母线的侵蚀。继电保护装置也是需要考虑的方面，比如在安装保护装置时要严格按照标准操作；在系统运行方式发生变化时，要及时调整保护方式以适应系统运行方式的变化；在断路器容量不足时要重新调整继电保护参数等。

2 10kV高压开关柜故障的防范措施

针对10kV高压开关柜可能出现的各类故障，可以考虑从高压开关柜环境处理、材料选型、制造工艺、爬电比距、安全与性能等方面进行防范。2.1 高压开关柜内部环境处理

10kV高压开关柜内部温湿度以及灰尘等环境因素对开关柜的绝缘情况有着直接影响，因此对高压开关柜内部环境的处理是防范事故的不可或缺的部分。对于开关柜内部湿度较大的情况，需要增加除湿装置；对于开关柜内部温度较大的情况，则必须增加开关柜内部空气流动，可通过开通风窗并加装过滤网的方法来处理；而对于柜内落尘的情况，在增加柜内空气流动和干燥时，则不会发展为污闪。2.2 材料选型和制造工艺方面

对于高压开关柜来说，其所采用的各类电器元件以及设备材料和装配工艺硬性地决定了整台开关柜的性能。因此，在对柜内元器件和柜体材料的选型上应该高度重视，从稳定性和可靠性等方面全面分析各元器件的性能，优化设计，对柜内元器件进

3 结语

10kV高压开关柜作为配电端重要的成套开关设备，其重要性不言而喻。要提高对用户的供电可靠性和电能质量，运维人员必须对10kV高压开关柜的各种事故隐患做到心中有数，发现一类故障起因，消除一类故障起因。发生各种故障时，还要能够迅速处理，保证电力系统安全稳定运行，服务于我国的经济社会发展。

收稿日期：2016-12-14

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