探析10KV开关柜的电气故障处理
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摘要：文章分析了10kV开关柜发生故障的原因，并提出了相应处理办法和管理措施。
关键词：高压开关柜；故障处理；措施
随着科学技术的发展，在供电部门及制造厂商的共同努力下，10KV开关柜制造工艺及运行可靠性有了较大的提高，故障率也大大降低。但在设备运行中仍然存在一些可以避免或不该发生的缺陷及故障，这些故障严重影响了高压配电网的安全运行，更严重影响了用户的电能使用。文中笔者结合多年的实际工作经验对10KV开关柜运行中发生的故障进行了分析，并提出了10kV开关柜技术和管理方面应采取的建议措施。
1．高压开关柜常见故障分析
1．1 拒动故障分析
这种故障是高压开关柜最主要的故障，其原因可分为两类。一类是因操动机构及传动系统的机械故障造成，具体表现为机构卡涩，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。另一类是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。
1.2 开断与关合故障分析
这类故障是由断路器本体造成的，对少油断路器而言，主要表现为喷油短路、灭弧室烧损、开断能力不足、关合时爆炸等。对于真空断路器而言，表现为灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、切电容器组重燃、陶瓷管破裂等。
l.3 开关柜的绝缘故障分析
绝缘水平是要正确处理作用在绝缘上的各种电压( 包括运行电压和各种过电压)、各种限压措施、绝缘强度这三者之间的关系。力求使产品做到既安全又经济，得到最佳的经济效益。在绝缘方面的故障主要表现为外绝缘对地闪络击穿。内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。
2．高压开关柜的故障检测与处理
使用高压开关柜之前，应进行相应的验收检查工作，但是在现实中难免有先天性质量问题的设备投入运行，另外，由于外力及机器老化的原因，高压开关柜也很难保持永久的安全使用状态。作为补救措施，必须加强对高压开关柜的检测工作。只要及时发现和检出异常所在，就能避免事故的发生。
2．1 机械故障的查检处理
很多统计资料表明，开关柜机械故障发生的比例最高。这是因为与机械操作相关联的元件非常多，包括合、分闸回路串联有很多环节。而且开关的操作是没有规律的，有时候很长时间也不操作一次，有时候却要连续动作。另外。还受一年四季环境变化的影响。所以机械故障特别是拒动故障是发生概率最高的。要保证开关设备的操作机构的可靠性，需经过考验验证。例如真空断路器制造厂在产品出厂前，往往要在标准规定的高低操作电压下进行机械操作数百次，如果有故障，就在出厂前进行处理。其次，开关柜内所有部件，特别是动作的部件包括各处的紧固螺钉、弹簧和拉杆，强度要足够，结构要可靠，要经得住长期运行的考验。要保证电气回路良好的连通性，合、分闸线圈、辅助开关等元件的性能都要有保证。因为是串联回路，回路中的各个开关、熔断器以及各个连接处要始终处于完好状态，直流操作电源也要始终处于正常状态。如果直流回路绝缘不良，发生一点接地或多点接地，就可能使开关发生误动，如果直流回路导通不好或电源不正常，就会发生拒动事故。无论制造厂和运行单位，都应把工作做好做扎实。以使机械方面的故障降低到最小。
2．2绝缘故障的查检处理
原则上讲，电压等级越高，对绝缘水平的选取更为关注。对于中压等级，往往希望通过增加不多的费用，将绝缘水平取得略为偏高一点、使得运行更安全。国家标准GB3I 1.1 - 1997推荐了四种冲击耐受电压试验方法，对于非自恢复绝缘为主的设备可采用3次法，非自恢复绝缘和自恢复绝缘组成的复合绝缘的设备可使用3／9次法，而复合绝缘的设备则一般采用15次法。目前高压开关柜的雷电冲击耐压试验多采用15次法，实际上在中压等级设备已达到要求的外绝缘最小空气尺寸。在实际检测中，还需考虑到同样绝缘水平的产品，不同地方的运行情况相差很大。影响电气设备在运行中绝缘性能是否可靠的因素除了设备本身的绝缘水平外，还有过电压保护措施、环境条件、运行状况和设备随使用时间的老化等等。必须综合考虑这些因素的作用。提高绝缘性的具体措施如下：广泛采用具
有优良阻燃性、增水性的SMC等材料，在不增大空间体积的前提下，设计制造大爬距绝缘件。
按标准要求，带电体对地距离不小125mm。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，同时，对于隔板等，应选用绝缘性能好，不燃烧或阻燃的绝缘材料。尽量不要只使用一相或两相电压互感器接在相线与地之间( 包括在双电源定相时) ，以保证三相对地阻抗的对称性，避免中性点位移或产生谐振。提高外绝缘的泄漏比距。在有条件时。开关柜外绝缘建议进行凝露条件下的耐压试验。运行单位也应考虑改善环境条件，如采取空调、吸湿、加热等措施。要采用相应的保护相间过电压措施，有些单位提出的用4支氧化锌避雷器Y／O接法的方案，可考虑采用。有条件时，开关柜内带电体尽量采用热缩橡胶给予包扎，对提高运行水平很有利。结合元件复合化(组合式) 设计及元件集中化装配，设计出相适应的绝缘方案。改进配方、工艺，在中压开关柜专用配件方面，更广泛地采用新型配方的环氧树脂绝缘件。
2．3导电回路查检处理
在运行设备中所发生的导电回路故障或事故表明，一旦存在导电回路接触不良，问题会随着时间的推移而不断加剧。隔离插头上往往装有紧固弹簧，受热后弹性变差，使接触电阻进一步加大，直至事故发生。为此，也要严格做好试验中的温升试验项目，对于批量生产的品种，还应用额定电流下温升试验进行定期或不定期的抽试。尤其是大额定电流开关柜，宜对每台产品进行温升试验验证。按规程规定，用大电流直流压降法测量回路电阻，就是防止导电回路事故的一种方法。由于回路电阻测量的使用电流受到限制，就是测量结果合格。但在运行中仍然发生载流事故的已有好多次。实践表明这并不是一种十分可靠的办法，不应完全依赖它。对于用户来说，产品投运后要对其载流量和稳定性做到心中有数，要确保设备的可靠、安全运行。在产品投运初期，加强监视是十分必要的，在高峰负荷以及夏季环境温度较高时，监视设备的运行状态尤其重要。例如可采用红外
测温等方法来监视设备的发热情况，及时发现潜伏的不正常发热现象。10KV开关柜故障，一般会认为是设备质量问题。其实对事故要具体分析，检查所发生的缺陷是否有普遍性，另一方面是要在继电保护和运行环境方面进行细致的检测，这样才能确保设备的正常运行，通过对开关柜故障的分析与处理。大大提高了开关柜的运行可靠性，在实际供用电过程中确保了供电的稳定性。
3 10KV母线电压互感器一次侧熔断器熔丝经常熔断的故障分析与处理
10KV母线电压互感器一次侧熔断器熔丝经常熔断的故障，造成电量计量不准、成本增加、设备运转下降等有关的技术问题，提出解决几点经验，供同行参考。
3．1原因分析
运行中的10KV母线电压互感器除了因其内部线圈发生匝间、层间或相同短路以及一相接地故障，使其一次侧熔丝熔断外，还可能由以下几个原因造成一次侧熔丝熔断：
一、二次回路发生故障。当电压互感器的二次回路及设备发生故障时，能造成电压互感器过电流，若同时电压互感器的二次侧熔丝选用不合理，则能造成一次侧熔丝熔断。系统发生单相间歇电弧接地。由于这时会出现过电压，其值可达到正常电压的3-3．5倍，能使电压互感器的铁芯饱和，激磁电流急剧增加，引起高压熔断器熔丝熔断。
铁磁共振。近年来由于配电线路的大量增加以及用户电压互感器数量的增加，使得1OKV配电系统的电气参数发生了很大的变化，逐渐形成了谐振条件，加之电磁式电压互感器的励磁特性不良，因此铁磁谐振经常发生。在系统谐振时，电压互感器上将产生过电压或过电流，激磁增加，造成电压互感器一次侧熔断器熔丝熔断。
根据配电所的实际情况，经调查分析，了解到10KV系统发生单相接地，是因铁磁共振引起的，它是造成电压互感器高压熔断器熔丝熔断的主要原因。
我们知道，10KV系统是中性点不接地的，但是电压互感器的高压侧中性点却是接地的，而且10KV系统有许多电缆出线，各相对地电容在分析问题时必须考虑进去。
3．2采取的措施和处理方法
一般简单可行的办法是在电压互感器开口三角绕组两端接上一个电阻，以增加回路阻尼，使谐振不易发生，接入电阻数值约为几十欧，要小于0．45Xj。
3.3改进效果
10KV母线电压互感器开口三角绕组两端接一个60W 白炽灯后，经过两年的运行，没有再发生电压互感器一次熔断器因铁磁共振而引起熔丝熔断的现象。即降低成本，又提高设备运转率，效果显著。
4 结束语
10kV配电所设备的运行中经常会发生电气故障，造成一定的经济损失，因此加强对10kV配电所设备运行电气故障的预防和处理，对加强设备保护，有效降低故障发生时设备的损坏程度，保证设备的长期安全运行有着重要意义。
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