摘要：随着我国电力行业的快速发展和深入改革，10kV高压开关柜的使用变得越来越普及。对10kV的高压柜的故障问题、原因分析，并采取相应对策，积极预防、控制，能够更好发挥其全面、稳定的安全作用，值得我们不断研究思考。
关键词：10kV高压柜；故障原因；措施
1.引言
高压配电柜，又称高压开关柜，指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV-550kV的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分，在整个电力工业中占有非常重要的地位。高压配电柜具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能。
2.故障现象、问题
以10kV高压开关柜为例，其常见故障现象有：
2.1拒动、误动故障
主要是因操作机构及传动系统的机械故障造成，表现为机构卡涩，部件变形、位移或损坏，分合闸铁芯松动、卡涩，轴销松断，脱扣失灵等。另外，因电气控制和辅助回路造成，表现为二次接线接触不良，端子松动，接线错误，分合闸线圈因机构卡涩或转换开关不良而烧损，辅助开关切换不灵，以及操作电源、合闸接触器、微动开关等故障。
2.2开关柜绝缘故障
10kv开关柜绝缘故障一般是绝缘放电现象，如导体相间或对地闪络以及支柱瓷瓶闪络等。绝缘放电是由于绝缘体或绝缘间隙的绝缘强度不满足要求，在高压条件下发生放电，严重时甚至会发生绝缘击穿事故。此外，运行环境较差也是造成10kv开关柜绝缘故障的原因之一，污闪就是这种绝缘故障的主要表现形式。在空气湿度较大、污秽日积月累，如某些绝缘子支柱的泄漏距离偏小，就难以适应这种污染较重和湿度较大的环境，极易造成污闪。
2.3防爆以及防护等级不够
10kv开关柜内设有防爆泄压通道，一般有母线室泄压通道、开关室泄压通道以及电缆室泄压通道。如果厂家在生产过程中没有严格把关工人偷懒致使全部使用了镀锌螺丝，则可能导致事故扩大或人员伤亡。在10kv开关柜的面板通常设有电缆小室观察孔、开关分和指示孔、散热孔、柜面板照明孔以及紧急解锁孔等，这些小孔在为使用提供方便的同时也带来了风险隐患。当事故造成开关柜内压力较大或泄压通道盖板没有及时冲破的情况下，易给操作维护人员带来危险。
3.故障引起的因素
以10kV高压柜为例，造成其发生故障的因素主要有：
3.1绝缘因素
绝缘能力是判断电力设备好坏的一项重要指标，也是影响高压开关柜正常工作的重要因素。一来是因为电力产品自身的绝缘能力不高；二来是维修人员的维修程序不规范，极易给供电设备的绝缘能力造成损坏。在开关柜平时的使用过程中，电力系统高负载的运行往往会产生一定的热量，时间长了就会使开关柜绝缘层性能逐步降低。此外，电力系统在运行过程中，大量灰尘的沉积或受潮会使元件的绝缘能力下降。
3.2产品质量原因
高压柜是否出现故障和电力设备以及电力材料质量的好坏有着密切的关系。在电力工程建设或改造过程中，用到的各种设备和材料，其质量的好坏对整个系统的发电、供电影响非常明显。例如，隔离触头质量不合格很容易造成手车柜的隔离触头接触不良，从而引发各种事故。
3.3安装、检修维护隐患
在对高压开关柜进行安装或者维修的过程中，由于操作人员水平限制，有时不但不能及时发现设备故障，还可能增加设备的不安全因素，会出现电缆绝缘层损坏。如，在对母线和各个出线安装或检修时，工作量很大，这就很容易造成个别螺栓固定不牢固，在实际运行中连接处就会产生大量的热量，造成母线和各出线不得不进行停电维修。在高压开关柜发生的事故中，因电缆的制作工艺不良造成柜内电路短路的情况占大多数。另外，在对高压开关柜进行操作时，没有将电缆头内的气体全部排出，不经意的刀割也会将电缆线的绝缘层损坏。
3.4“五防”带来的隐患
高压开关柜“五防”措施有，机械联锁、五防程序锁和电磁锁。这3种闭锁方式重复使用也会造成操作繁琐、工作量加大等问题，甚至有些五防措施并不符合“五防”的逻辑。
3.5人为操作因素
操作中的拒动、误动等均是开关柜事故的诱发因素，主要表现在：①操动机构以及传动系统的机械故障引起的开关柜故障，这种情况体现于卡涩、部件变形或位移、脱扣失灵等；②由于电气控制及辅助回路引起的故障，该情况会造成保护装置难以正常执行命令。应该防范因为人为运作、操作等行为的不当造成故障。
4.故障的处理、预防
4.1故障处理
4.1.1提高开关柜绝缘性能
主要是：①高压开关柜内的绝缘件，如套管、绝缘子、触头罩以及隔板等，应采用阻燃绝缘材料，不应当采用聚氯乙烯、酚醛树脂或聚碳酸脂等有机绝缘材料。②按标准要求，带电体对地距离不小于125mm，这个距离虽比过去100mm的要求有所提高，但这个间隙距离是不够的。③应充分注意元件选择，特别是电压互感器要选择伏安特性较好的产品，即在线电压下无显著饱和的电压互感器。对于隔板等，应选用绝缘性能好、不燃烧或阻燃的绝缘材料。④提高外绝缘的泄漏比距。泄漏比距是衡量防污闪能力的重要参数。不同地区、湿度大小不同，应区别对待。另外，10kv开关虽处于室内，并不能完全消除飘尘的沉积，10kv开关柜的外绝缘泄漏比距应选择20.6cm/kv以上为宜。
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4.1.2尽量选择优质材料、产品
电力系统设计阶段，应注重开关柜的故障防范，对潜在的安全隐患实施必要的处理。开关柜设计的关键内容包括：柜体、断路器等一次元器件的选型，全面分析各种元器件的性能，从稳定性、可靠性等方面优化设计，同时，高压柜是成套的组合产品，目前国内虽有数百家生产厂商，但其核心部件仍采用进口的产品为主，如果遇到技术问题，设备维护和更换都比较麻烦，因此，在预算充裕的情况下，应尽量选择知名的品牌，由于其备货充足，遇到问题时的解决效率比较高。选购前还要向生产厂家索取开关柜出厂试验大纲（或要求），一般正规生产厂家都会有的，应该搞清楚主要元器件是否按图纸要求配置并选择了指定品牌，如西门子、施奈德等。
4.1.3不断提高业务人员安全与操作的技能
比如：①高压开关柜内断路器运行中，出现油断路器严重缺油、SF6断路器气体压力异常、液压（气动）操动机构压力异常导致断路器分合闸闭锁时，严禁对断路器进行操作。②断路器开断故障电流后，值班人员应对线路和设备进行巡视检查，排除故障后方可合闸。③断路器对故障线路实行强送后，无论成功与否，均应对断路器进行仔细检查。④断路器发生拒分时，应将发生拒动的断路器脱离系统，待查明拒动原因并消除缺陷后方可投入。⑤运行巡视时，要注意隔离开关绝缘子瓷件及法兰有无裂纹，夜间巡视时应注意瓷件有无异常电晕现象。⑥进行隔离开关倒闸操作时应严格监视隔离开关的动作情况，如发现卡涩应分析原因并进行处理，严禁强行操作。
4.2故障预防
对于10kV高压柜，它的故障预防措施
4.2.1严格设计、提高性能
电力系统设计阶段应注重开关柜的故障防范，对潜在的安全隐患实施必要的处理。继电保护是电力系统的保护结构，其需在设计安装时严格按照标准操作。这种设计并不是一成不变的，通常要不断改善继电保护对运行方式变化的适应性能，使其更好地服务于系统的运行。另外，当断路器容量不足时，继电器应该及时更换，对一些重要的参数指标需重新规划设计，只有这样才能提高系统的工作效率。
爬电比距是高压开关柜设计的重点参数，该指标控制的可靠性影响着系统正常运行的性能。为了达到这一功能要求，电力单位应严格控制组配件的规格，尽可能找专业厂家订做，以保证电力系统的优越性能。
4.2.2注重安全用电
柜内各相导体之间与对地净距必须满足电力行业标准：相间及对地空气间隙在125mm以上。若运用了复合绝缘结构，则要加强绝缘材料介电常数的配合，这不仅有助于防止人身伤亡事故的发生，也能避免盐雾污闪以及有害气体对母线的腐蚀。
考虑到用户的实际需求，可选择高性能的材料组装系统，如：变电站、开闭站等要选用进口材料，提高设备运行的安全系数。
4.2.3注重高压柜保养
主要是：①检查开关位置指示信号灯指示正确，配电柜屏上指示灯、带电显示器指示应正常。②检查开关柜密封良好，门锁齐全，机械和电气带电闭锁装置作用可靠，操作方式选择开关、机械操作把手投切位置应正确，控制电源及电压回路电源分合闸指示正确，在有电情况下不能打开柜门，手车位置检测行程开关作用良好，能正确反映手车位置，开关机械位置闭锁装置作用良好。检查二次回路连接牢固，接线正确。③分、合闸位置指示器与实际运行方式相符；拉出手车，检查开关柜后部带电防护档板作用良好，开关手车拉出后能自动复位。④柜内照明正常，通过观察窗观察柜内设备应正常；绝缘子应完好，无破损；电流互感器及过电压吸收装置，用抹布擦拭互感器及过电压吸收装置表面，检查一次接线紧固情况，检查互感器二次端子和铁芯接地良好。⑤柜内应无放电声、异味和不均匀的机械噪声，柜体温升正常。⑥柜体、母线槽应无过热、变形、下沉，各封闭板螺丝应齐全，无松动、锈蚀，接地应牢固；柜体接地良好，手车接地轨道接触良好，表面无锈蚀现象，并涂干黄油。手车推拉应轻松灵活，到位后能自动闭锁定位，无卡滞现象。⑦真空断路器灭弧室应无漏气，灭弧室内屏蔽罩如为玻璃材料的表面应呈金黄色光泽，无氧化发黑迹象；SF6断路器气体压力应正常；瓷质部分及绝缘隔板应完好，无闪络放电痕迹，接头及断路器无发热，对于无法直接进行测温的封闭式开关柜，巡视时可用手触摸各开关柜的柜体，以确认开关柜是否发热。⑧断路器操作结构应完好，直流接触器有无积尘，二次端子有无锈蚀。⑨接地牢固可靠，封闭性能及防小动物设施应完好。防范措施有：积极申报备件，利用计划性检修机会，将高压柜内继电器更换为进口备件；利用检修机会，对高压柜进行系统保养、维护；对温度较高的电力室加装通风装置，确保其安全运行。
4.2.4保障运行环境
外在环境对高压开关柜的事故影响较大，防范故障发生时应注意环境的监测控制。如：对通风窗可以通过加装网栅或过滤网的方法，来降低进入开关室的灰尘量，而对于较潮湿的开关室，可以加装红外线灯的加热或去湿装置来降低潮湿度。
检查、清扫开关柜，柜体清洁无灰尘，柜面观察窗清洁透明、屏面表计、继电器工作应正常，无异声、异味及过热现象，操作方式切换开关正常在“远控”位置。
5.小结
高压柜对于保障整个供电系统的稳定性有很大的意义，在高压柜的使用过程中要注意避免开关柜故障的发生。这需要操作人员有足够的专业知识，对现场的检测有足够的经验，以及企业完善管理制度，并且运行维护人员要掌握高压开关柜的技术性能特点，严格按照有关国家标准和电力行业规程要求工作，才能从根本上减少10kV高压开关柜事故的发生，保证安全、可靠运行。
总之，高压开关柜事故对电力系统性能的影响甚大，不仅增加了电力工程的建设成本，对操作人员的生命安全也会构成较大的威胁。操作人员应结合具体的标准要求，对高压开关柜采取安全防护措施，降低故障的发生率以保证其性能。要对各级设备严格管理，要严格落实各个环节的责任制度，严格执行相关的操作规范和技术要求，定期进行春防试验、预防性检修，加强日常巡视和维护保养。及时排除隐患，及时记录运行的相关情况。
参考文献:
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[2]熊仁宏.高压开关柜概述及常见故障和处理方法[J],通讯世界,2014年23期
[3]李英杰.浅析10千伏高压开关柜常见故障处理[J],价值工程,2011年28期
作者简介：徐海英（1980.1-）、女、汉族，籍贯:杭州,本科,工程师,现任杭州城北电气承装公司项目经理,研究方向:电力设备安装，包括变压器、高低压柜、配电柜的安装，高低压电缆敷设，电力设备的调试等。
论文作者:徐海英
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
标签：开关柜论文; 高压论文; 故障论文; 断路器论文; 操作论文; 柜内论文; 手车论文; 《电力设备》2018年第31期论文;