关键词：配电系统 环网柜 故障分析
随着技术和经济的发展，城市配电网络的发展，环网供电的方式越来越多被利用在城市配电网络中，环网柜在配电全电缆网或架空电缆混合网中，由于经济、简便、高效的优势，在城市配网中发挥着越来越大作用，既可以满足减少城市占地面积，又满足降低整体造价的经济要求。其维护工作量小、安装方式灵活、尺寸小、方便安装、操作简便等优点得到了较广泛的应用。随着城市电网建设改造工程的不断深入，环网柜在城市电网改造工程中的使用量也不断增加。在环网柜的长期运行中，发生了多种多样的故障，因此对长期积累的环网柜故障有必要进行统计分析，分析其主要故障原因，提出相应的技术和管理对策措施。
一、配电环网柜结构特点
环网柜接线方式灵活，可满足不同配电网络结构的要求。负荷开关装置和硬母线全部和部分密闭在同一个不锈钢金属外壳内，通常采用SF6作为灭弧介质和绝缘介质，开关采用三相联动的三工位负荷开关，其额定电流为630A，短时耐受电流可达20kA／3s。环网柜按结构可分为共箱式和单元型两大类。共箱式环网柜通常由3至6路负荷开关共箱组成接线方式灵活多样，可以满足不同配电网络节点的需求。由于负荷开关装置和硬母线密闭在同一个不锈钢金属外壳内，具有全绝缘、全密封结构，对环境的适应能力较强，在地下室、户外环网室等运行条件较差的场所得到了较多的应用；单元型环网柜母线、电缆搭接处通常为空气绝缘，因此通常用于地面土建站所等运行条件良好的场所。
环网柜的主要优点是：体积小、结构轻、结构紧凑，占地小；安装简单，操作方便，安全可靠、免维护；大多具有电动和手动操作机构，配FIU后即可实现配电自动化，扩展性较强。
二、故障分类及原因结构特点
配网的环网柜故障主要位置有：电缆搭接处故障、支持绝缘子及母线桩头放电、气室故障等。配电环网柜故障原因具体如下：
一是PT、CT故障。带有配网自动化接口的环网柜往往配有PT、CT，以提供开关的操作电源和配网自动化所需的负荷电流等数据信息。配套厂商提供的PT、CT质量差是导致此类故障的主要原因。
二是避雷器故障。环网柜中配套的一些避雷器击穿、爆炸，造成电缆室内相间短路或者电缆头对环网柜外壳放电。
三是操作机构故障。潮湿地区的环网柜由于长期不进行操作，机构弹簧、控制回路开关的辅助触点等容易锈蚀，引起机构失灵。
四是电缆搭接处故障。由于电缆头本身质量以及施工工艺不过关，以及大截面电缆在安装后逐渐释放应力，均是电缆搭接处故障的主要原因。
五是二次回路故障。二次回路线(操作电源)由于触电接触不良或者其他原因造成二次回路线烧毁。
六是电缆支持绝缘子处及母线桩头处放电故障。电缆室支持绝缘子或母线桩头由于处在潮湿等恶劣环境下发生沿面放电甚至击穿。
七是气室故障。由于SF6气室泄漏，造成气室内断口刀闸相间短路故障。
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三、环网柜主要故障原因分析及对策措施
目前环网柜的电缆终端头主要有两种：一种是用于单元型环网柜中，主要采用预制式、冷缩式、热缩式或绕包式电缆终端头；另一种则是用于共箱式环网柜的T型或肘型电缆终端头。电缆头的制作质量差是电缆头故障的主要故障，而电缆搭接处的故障则主要由于搭接不良最终导致发生故障。其主要存在的问题为：
一是电缆固定方式为固定外护套，电缆各相电缆无法实现实质性固定。即使施工时搭接完好，但在过后的运行中，电缆自身重量、电动力或外力摆动，均会使各相传递至电缆搭接的套管处，严重时甚至造成套管处受损漏气，引发故障。
二是目前配网中主要采用三芯电缆，在电缆搭接时需要核对相位，然后分别固定。而在固定之前往往需要加以外力对单相电缆加以扭转，因此在安装之后因扭转所产生的内部应力会逐渐释放，产生力矩作用在电缆搭接的套管处。
三是共箱式环网柜用在户外环网室时，往往高度较低，对电缆各相线芯的长度限制更严格，对安装的精度要求也过高。
四是三芯电缆在接线端子压接完成后，长度就已经确定。由于制做电缆终端头时误差的必然存在，因此电缆单相长度短，造成不能轻易加以弯曲以配合安装到位，施工时必然会对电缆施以各种大力动作加以调整，这些动作可能会对套管受损、接触不良等后果。
采取对策措施主要有以下：
一是技术措施。针对以上问题，应该从环网柜、电缆终端头、安装工艺、设计、和土建等方面采取一些整改应对措施进行解决。适当提高共箱式环网柜电缆室的高度或提高环网柜基础进行改善共箱式环网柜电缆室空间较小，对于三芯电缆，特别是大截面电缆，线芯很硬，再受到现场施工环境的限制，共箱式环网柜的T型或肘型电缆接头要安装到位和符合标准是比较困难的。提高共箱式环网柜电缆室的高度，一方面是从产品设计着手，从根本上来提高高度，另一方面可以靠提高环网柜整体基础，式电缆沟深度与电缆弯曲半径相匹配，从而使电缆单芯长度得到加长。加长线芯的作用是减小作用于电缆连接处的扭转力矩，安装时可供的调整的范围增大，减小施加外力矩的需要，接线端子和应力锥容易安装到位。加强电缆的固定。电缆的固定非常重要，不能使电缆连接处的套管承受任何方向的作用力，大截面电缆更应如此。电缆要在连接套管的正下方垂直进入并且牢固固定，不能让电缆下部处于斜扭状态。注意安装时的工艺要求。安装时一方面要克服接线端子平面从倾斜到平行的扭转力：另一方面是一定要使用力矩扳手，特别是对于共箱式环网柜的T型或肘型电缆接头，按照产品安装旌工工艺规定的力矩值对螺栓进行紧固，避免工作人员使用普通扳手，凭感觉和经验对螺栓进行紧固。
二是管理措施。加强对运行中环网柜的温度的监测。由于环网柜是相对封闭的开关柜，在运行中不能打开，目前各类测温仪器不能直接测量电缆接头处的温度，因此在运行中使用红外成像测温仪可以注意测量环网柜电缆小室的前面板温度，观察和周围备用电缆仓位或轻载仓位是否存在明显的温度差，在电缆连接处设置温度传感器，实时检测接头处的温度变化。
四、结论
配电环网柜在配网的应用，极大的提高了配网供电的可靠性，为构架灵活高效的配网提供了良好的解决方案。但是由于各种客观原因，造成环网柜在安装和投运后的过程中出现以上故障的几率大大增加，从而对电网的可靠运行带来了隐患。因此提高施工单位、公司运行单位对环网柜的性能、安装、运行等方面的熟悉度，严格把关产品质量，改善环网柜的运行环境是很有必要的。本文通过对环网柜的整体故障分析，提出一些技术和管理上的对策等手段，从而降低环网柜的整体故障率，提高供电可靠性。
参考文献：
1.沈开辉.配网自动化系统运行技术优化探讨[J].中国新技术产品,2011（9）
2.谢振超.电力系统中配网自动化技术浅谈[J].工程技术，2016
论文作者:林忠伟
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：电缆论文; 环网柜论文; 故障论文; 母线论文; 套管论文; 箱式论文; 城市论文; 《当代电力文化》2019年 20期论文;