1、1浅谈 10kV 高压开关柜故障的防范摘 要：文章分析导致 10kV 高压开关柜故障的具体因素，结合高压柜供电系统安全防护中的五防理论，对双电源高压柜供电系统防护方面存在问题的提出解决方法和措施。 关键词：系统负荷；五防标准；解决方法 中图分类号：U226.8+1 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 电力系统中变电站是进行电力资源供应以及电力系统正常运行的重要系统部分，负责电力系统的配电以及输电供应等，变电检修技术具有及时处理设备隐患，克服定期检修的盲目性，减少了人力投入等优点，从而提高了设备检修过程中的针对性和有效性，加强了设备本身的综合分析和精细化管理，从而最大限度地延长了设备的寿命，提
2、高了设备运行的可靠性，大大降低了检修的成本。 1 导致 10 kV 高压开关柜故障的具体因素 1.1 环境因素 从长期运行经验看，外在条件对高压开关柜的影响作用甚大，环境因素往往会限制开关柜作用的稳定发挥。以污闪事故为例，开关柜受环境影响而发生的故障表现在：首先，正常条件下开关柜不会出现污闪事故，其基本上保持着正常的运行状态。但如果外界环境处于潮湿状态，造成绝缘子及母线表面的积污增多，持续潮湿的环境极易引发污闪事故。2其次，绝缘子的泄漏距离偏小，这种情况难以满足污秽和潮湿环境的要求，一段时间运行后也会使得污闪事故概率的增大。 1.2 老化因素 随着社会用电量的增多，原先安装的电力设备开始处于老
3、化阶段，各种装置及元器件性能日趋下降。如：真空断路器在使用过程中易发生不同的故障，特别是电流值处于异常变化的故障发生率更高。真空泡在真空度明显降低或者在运行中受损后，真空断路器的整体性能就会随之降低，当出现故障时就容易发生爆炸事故。 同时变电站的高压柜，在系统负荷增加后，系统的短路电流和容量也会随之增加。若真空断路器的电流值难以达到系统运行的标准，其常会受到短路故障的影响而降低性能。这些问题的存在都会破坏电力系统的稳定性。 1.3 绝缘因素 绝缘能力是高压开关柜的另一大影响因素，由于市场上电力产品的质量层次不一，电力工程建设中使用低质量产品破坏了设备的绝缘性能。如：避雷器手车、PT 手车等的外
4、观尺寸和元器件的配置不统一，避雷器手车、PT 手车等实际运行中，会因为外界环境指标的变化而使其性能减弱。另外，一般低于 10 kV 电压等级的成套设备的主回路或联络桥所用的铜排规格不一，有的还另外增加诸如热缩管、冷缩管等的绝缘层来增加安全性。电力系统高负荷运行会对铜排造成一定的损坏，使其绝缘层的性能趋于老化，容易造成一次相间直接放电的事故。 除此之外，爬距和空气间隙过小也会引起开关柜出现绝缘问题。如：3手车柜，使用时为缩短柜体的外形尺寸，往往会减少装于柜内的断路器，隔离插头相间或对地的距离，结构改造后并没有加强绝缘措施，导致开关柜正常使用后的故障发生率提高。 1.4 质量因素 质量因素包括电力
5、设备、电力材料 2 个方面。电力工程改造需用到诸多不同的设备及材料，其质量好坏对系统的发电、供电也会造成明显的影响。就目前开关柜存在的故障来说，隔离触头的质量不合格会造成手车柜的隔离触头因接触不良，最终引起电弧故障的发生。 由于绝缘子头部内部绝缘能力偏弱，环氧浇注电互感器和酚醛氧玻璃绝缘子的质量差，这种材料的质量及性能与电力标准规定的要求相差甚远。电力系统在正常运行状态下，会引起不同程度的尘埃积聚、受潮，使得构件的绝缘性能老化。调查显示，许多电力设备在标准状态下依旧会出现爬电现象，这对电力系统的安全性是极为不利的。 1.5 操作因素 断路器在 10 kV 开关柜中属于一次性的主体设备，在运行期
6、间要面临大电流、高电压等环境，这些都会影响到设备的运行状态。主要表现为：（1）柜体的机械强度不够，当短路电流流经开关的时候，在电动力的作用下而导致柜体与开关之间发生位移，从而致使触头间接触电阻急剧增大，而产生电弧，甚至会引起爆炸。 （2）静触头或动触头在长期的使用过程当中，因为它们之间相互的机械磨损而导致接触点或面的减少，从而造成触头之间接触不良的现象。 （3）设备安装中因操作不当破坏了结构的完整性，如：动静触头插入不标准，接触电阻过大易引起不同的4故障问题。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：首先，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
7、变形或位移、脱扣失灵等；其次，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。 2 高压柜供电系统安全防护中的五防理论 五防标准是高压供电系统中的核心安全防护理念，也是高压配电柜系统必须达到的要求。 “五防”标准包含下列五项核心防护内容: （1）防止带负荷分合隔离 在高压柜中断路器手车装有动触头，柜体的断路器腔内装有静触头，断路器手车本体同时作为隔离开关来用，手车的推进与抽出即为隔离开关的合分闸。 当断路器手车在柜体的工作位置合闸后, 手车内部的闭锁机构同时动作将断路器手车移动机构锁定使断路器手车不能抽出，以防止带负荷误拉断路器。 当断路器手车在柜体的试验位置合闸后，手
8、车内部的闭锁机构同时动作将断路器手车移动机构锁定使断路器手车无法推进，以防止带负荷误合断路器。 （2）接地开关处在合闸位置，断路器手车不能进入工作位置 当接地开关处在合闸位置时, 接地开关主轴联锁机构中的推杆被推入柜中的断路器的滑道中，使断路器手车被挡在试验位置，不能被推进柜体的断路器腔内，防止带接地刀合断路器。 5（3）断路器手车在工作位置接地开关不能合闸 当断路器手车处在工作位置, 此时与接地开关操作孔的挡片相连的闭锁推杆，被处于滑道中的断路器底盘阻止, 使接地刀操作孔的挡片无法打开，迫使无法对接地刀进行操作，接地开关因此不能合闸。 （4）防止工作人员误入带电间隔 当断路器在工作位置合闸时
9、高压柜的电缆腔主回路将会带电，此时要防止工作人员误打开电缆腔室和母线腔室的柜门，避免碰触到带有高压电的主回路。 （5）防止误分误合断路器 通过安装在面板上的防误型转换开关并带有控制钥匙，只有专职人员才能打开钥匙操作分合闸旋钮完成合分闸操作, 可以防止误分误合断路器。 “五防”防护理论精辟的将高压柜防护功能中，所应具备的几个基本防护功能指出。同时“五防”理论也已成为从事高压柜相关工作必须熟悉掌握的基础知识。 图 1 双回路高压柜供电一次系统示意图 3 双电源高压柜供电系统防护方面存在问题的解决方法和措施 根据上一节中当前高压柜母联柜和隔离柜二次控制回路的现状的分析，指出当前两柜防护控制回路中所存
10、在的问题，提出了如下的解决方法。 63.1 母联柜部分 （1）修改完毕后的母联柜电磁锁控制回路中，串联接入母联断路器手车的试验位置辅助触点和隔离柜手车的试验位置辅助触点，加入这两个点之后，必须是在母联柜的断路器手车和隔离柜的隔离手车都抽出到试验位置时，才能打开母联柜电缆腔的门。这既解决了与带电回路之间的安全距离问题又解决了两柜间的连锁配合问题。 （2）在母联柜的手车轨道中加装一个既受电磁铁驱动，而又能够卡死手车位置的闭锁块，该电磁铁受控于母联柜的电缆腔门上的行程开关。只有当该电磁铁处于闭合状态时母联柜的断路器手车才能自由的抽出与推进。 使得母联柜的电缆腔门在需要打开时必须使母联柜断路器手车抽出
11、到试验位置才能完成电缆腔门的开启，并使电缆腔门在打开位置时一直被锁定在试验位置。 3.2 隔离柜部分 （1）电路中同时串入了母联柜的断路器手车的位置点，如果要对隔离柜进行检修操作打开电缆腔的门时，必须要将隔离手车和母联断路器手车都抽出到试验位置，才能转动电缆腔门上的电磁锁打开电缆腔的门，这样同时也完善了两柜的连锁配合。 （2）在闭锁隔离手车位置的电磁铁电路中，接入了电缆腔门上的行程开关的辅助点，使得电缆腔门在没有关紧的情况下，隔离手车被内部的电磁铁锁定无法推入到工作位置。 经过本次对各高压柜的二次控制保护电路做的修改和完善，原来各7柜控制保护电路中存在的不足之处都已得到了完善和弥补，高压供电系统中电气安全的可靠性得到了保障和加强。 4 结语 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。 参考文献 1 国家电网公司.国家电网公司设备状态检修管理规定S. 2 国家电网公司 Q/GDW1682008 输变电设备状态检修试验规程S.北京：中国电力出版社，2008.
