摘要：随着我国国力的增强，国家电网布局的不断完善，越来越多的大型发电站的建立使得对于配电网中开关柜的要求越来越高。电力系统中开关柜装置对于电力系统性能有较大的影响，10kV开关柜的故障将不利于电力系统安全稳定运行，并造成较大的经济损失甚至人员伤亡，因此需引起足够重视，开展系统化的电气故障监测和预防，以保障设备安全稳定运行。文章对于10kV开关柜的故障原因进行了深入分析，并提出相应的解决方案。
关键词：电力系统；开关柜；电气；故障
1前言
近年来，我国经济社会不断发展，电力系统的负载也逐年增加，电力技术呈现快速发展趋势。对于实际运行中缺陷及故障的分析可以有效提升系统运行的安全及稳定性能，避免故障问题的再次发生，提升电力系统运行可靠性。文章对于电力系统开关柜运行故障进行了深入的探究，并对于其发生原因进行系统化分析，基于出现的问题提出建设性意见。
2开关柜电气故障主要类型
2.1电压互感器高压熔断器熔断
电压互感器高压熔断器熔断是开关柜较易出现的故障之一，对于此故障进行分析发现，存在较多的影响因素。根据欧姆定律，功率为电压的二次方与电阻的比值，因此，在电压一定的情况下，功率与电阻呈反比例关系，当电阻值不断减小时，功率会不断上升，长时间大功率状态下熔断器将过载，结果熔断。因此，为避免熔断器发生熔断，需衡量熔断器及运行电流的匹配程度，当熔断器容量偏小时熔断器极易发生熔断，此外，单相接地系统中铁芯过饱和时励磁电流将增大，也会引起熔断器的熔断故障。由于消谐装置存在一定的延迟性，因此难以与低频饱和电流进行匹配，也就难以起到防熔断的作用。其次，铁磁的简谐振动也会引起熔断器熔断故障，由于开关柜单相接地故障会引发铁磁谐振过电压，回路铁磁元件将损耗电阻，对于铁磁谐振过电压造成一定的限制，同时，铁磁谐振也会降低电压互感器的感抗，在大电流的作用下引发熔断器熔断；再次，在线性简谐振动情况下电感及电阻将形成串联回路，当自振频率与电源频率相近时将出现过电压故障，产生电压谐振，最终导致熔断器熔断故障。
熔断器熔断故障主要包括线性简谐振动、铁磁简谐振动以及单相接地等熔断类型。其中，线性简谐振动熔断类型中，串联电路等值自振频率近似于电源频率，因此电容元器件将出现高强度电压，引起线性简谐振动，而在振动过程中电流及电感电容元件受电阻的影响而引发熔断；其次，铁磁简谐振动通常为单相接地故障引发的，铁磁元件电阻损耗将导致过电压，在铁芯的饱和效应限制下形成铁磁简谐振动，并导致电压互感器功能下降，造成电压互感器熔断；单相接地熔断故障在开关柜中较为常见，主要是互感器铁芯的过饱和所导致的，进而造成工作磁场的故障，引发消谐装置响应延迟，消谐装置难以发挥正常功能。
2.2相间短路故障
在单相接地电路系统中，电压互感器铁芯将处于过饱和状态，导致励磁电流急剧上升，并最终导致熔断器被熔断，而该故障会进一步造成元器件的绝缘性能降低，使得电压互感器高压熔断器熔断，若处理不当，不仅会降低元器件的绝缘水平，而且在潮湿天气下，将导致元器件击穿，进而增大阻容吸收器接地电阻，局部过电压将造成相间短路，并出现柜线跳闸，在电弧作用下将击穿三相元器件，熔断器发生爆裂，并炸毁开关柜门，甚至引发人员伤亡。
3开关柜电气出现故障的处理
3.1电压互感器高压熔断器熔断故障处理
首先采取零序电压互感器方法，利用固有电阻的消谐功能可抑制谐振；其次，优化开口三角绕组，以降低谐振发生率，而电压互感器容量的提升有利于抑制谐波，而长时间的互感器超载将会熔断保险丝；再次，改变参数来调节谐振频率。在母线上增设电容器可抑制谐振，单相接地时可避免铁芯发生饱和，因此可降低励磁电流，防止谐振故障的产生；最后，高压侧中性点加装电阻也可以防止谐振的发生。
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线性简谐振动熔断处理中，可以在中性点增加电阻来避免线性谐振，如在开口三角绕组处增加阻尼电阻、电压互感器的中性点增加电阻等方式，当电流强度增大后，电阻值将减小，将较好地抑制过电压谐振；铁磁简谐振动熔断处理中，改变参数可抑制谐振的发生，如变压站母线上选用高性能电压互感器，避免铁芯发生过饱和，因此励磁电流难达到一定值，故可避免谐振的发生，实际应用中，消弧线圈对于防止铁磁发生简谐振动有较好的效果，不仅可以做到中性点消弧，同时也可完全屏蔽铁磁谐振，避免铁磁谐振引起熔断故障；单相接地熔断处理中，零序电压互感器可通过改变接线方式来消除谐振，开口三角绕组加装阻尼有利于增加电压互感器容量，达到抑制谐波的目的。
3.2相间短路故障处理
首先，对开关柜进行除湿，可考虑装设除湿器，以维持柜内干燥度，降低元器件击穿风险；其次，开关柜安装需依据设计要求进行，避免过大的接地电阻及局部过电压，对设备接地进行处理，以防相间短路故障；其次，需对于易损件如电压互感器等进行定期的检修及更换；再次，维持较好的母线绝缘性能，避免母线相间短路和烧毁。
4加强开关柜常见故障预防管理措施
4.1做好安装调试和试验工作
开关柜在安装调试阶段就已经为后续工作的性能打好了基础，完整彻底的调试是对故障的初步排除。在开关柜的安装调试环节中，需要注意的是是否出现了绝缘间隙不符合放电要求、传动卡涩以及调试不合理等情况，这些情况一旦出现将对日后开关柜的运行以及电网的安全造成巨大影响。出现问题需要安装人员立即联系厂家对问题进行处理，并且在检验开关柜性能时，严格按照相关规定与标准进行工作，减少故障发生的概率。
4.2提高开关柜的绝缘性能
开关柜在投入工作之后，需要长期承受电压，这也对开关柜的绝缘性能提出了要求。从开关柜原材料的选择开始，就要注重其绝缘性能，高质量的材料才能更好地进行工作，并且降低安全故障发生的几率。首先，选择开关柜的绝缘件时，需要选择阻燃绝缘材质，不可使用一些有机绝缘材料，比如聚氯乙烯、酚醛树脂或是聚碳酸酯等；其次在元件的选择与购买上，尽可能选取绝缘性能较好并且阻燃的隔板，以及选择伏安特性较好的电压互感器；最后对于一些已经工作较长时间的开关柜来说，需要定时的清理，尽量避免由于灰尘杂物而引发的工作故障。
4.3加强对开关柜的定期管理维护
在对开关柜进行定期管理维护时，其一是根据设备的具体情况制定合理的检修计划，检修计划与设备的具体型号、工作环境、工作年限等息息相关，在严格遵循检查管理制度的同时也要结合实际情况，切忌死搬硬套。其二是在检修过程中，对于设备出现的气味、颜色、声音以及震动等因素来判断是否出现故障。当工作人员发现音响、信号或是表计等监控设备存在异常时，就要对其进行全面的分析，对于修复好的故障，也要进行后续的跟踪监控。开关柜工作环境对其工作质量也有一定影响，在定期的检修工作中也要注意周围环境对开关柜是否存在不利影响，一旦环境较差，影响到了开关柜工作，就要进行灰尘或是杂物的清理，消除安全隐患。
5结束语
开关柜是电力系统中的常见装备之一，开关柜内的仪器设备众多，线路复杂。在过载情况下容易出现设备故障、线路问题，造成工业生产中断，带来重大损失。本文对开关柜故障进行分析，并提出处理措施，以提高开关柜运行的可靠性，降低故障率，确保电网中电气设备的安全运行，提高了社会生产效益。
参考文献：
[1] 刘衍.高压开关柜故障分析及防范措施[J].江西电力，2013（12）
[2] 万玉辉.浅析高压开关柜故障及防治措施[J].电工文摘，2016（12）
[3] 赵志锋.电力配网10kV开关柜故障分析及对策研究[J].数字通信世界，2018（01）
论文作者:龚旭锋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/11
标签：开关柜论文; 故障论文; 电压互感器论文; 谐振论文; 熔断器论文; 过电压论文; 电阻论文; 《基层建设》2018年第21期论文;