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中压开关柜典型故障因素及防范处理
摘要：随着配电网的快速发展，中压开关柜在电力系统中用量大增，运行中故障也越发常见，影响供电可靠性。本文分析了故障因素，归纳提出相应的防范处理措施，有利于保证设备和人员生命安全，提高供电可靠性。 关键词：开关柜；故障；防范处理
1. 引言
10~35kV配电开关柜在电力系统中大量使用，运行中经常会发生电气故障，造成物质和经济损失。随着电网不断扩大和对供电可靠性要求不断提高，加强对配电设备运行故障的原因分析及预防处理，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重要意义。
2. 开关柜故障因素
通常中压开关柜分为半封闭式和全封闭式，前者如GG-1A(F)、GSG-1A(F)等，后者如JYN、KYN、XGN等，按断路器型号分为真空开关柜、少油开关柜、SF6开关柜等。由于开关柜型号较多，综合了断路器、负荷开关、接触器、高压熔断器、隔离开关、接地开关及所用变以及控制、测量、保护、调节装置，内部连接件、附件、外壳和支持件等元器件及组件，各个环节都可能引起缺陷和故障。归纳起来，故障因素大致有以下几种。
1）机械故障
机械故障包括机构拒动、误动故障和断路器本体开断关合故障。拒动、误动故障是开关柜最主要的故障，原因分两类：一类是由操动机构和传动系统机械故障造成，包括机构卡涩，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；另一类是由电气控制和辅助回路造成，包括二次接线接触不良，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。开断关合故障包括：少油断路器喷油短路、灭弧室烧损、开断能力不足、关合爆炸等，以及真空断路器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。
2）绝缘故障
绝缘故障主要表现是空气间隙不达标而击穿、外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，电流互感器闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。开关柜铜排上包覆的绝缘层在高负荷下还会逐渐老化，影响绝缘性能。
3）发热故障
导电回路发热或开关柜过热是不正常状态。导电回路过热的起因是接头部分接触不良。发热点主要在三个环节：隔离开关、断路器和电气连接部分。
隔离开关接触良好关键在于要保证合理的接触面积和接触压力，但往往由于隔离开关本身质量、开关柜体的装配精度、现场的调整试验存在问题和疏忽而不能有效保证。
断路器小车的触臂上的触头和灭弧室上下部接线座是容易发热的部位。触指突出而使大部分触指和静触头接触不好会导致发热，断路器安装时偏离正常位置也会造成接触不良。短路电流流过断路器可能导致其与柜体间发生位移，增大了触头间电阻，触头间长时间相互摩擦也会造成接触不良，操作中的拒动和误动会导致结构完整性遭到破坏。
开关柜导体过热主要是由于主母排电流负荷过大，如果所用铜材或铝材纯度不高就会出现电阻过大，从而导致过热。大电流开关柜内主变进线和母线都从穿柜套管穿过各金属隔板, 当电流很大时涡流磁滞损耗引起的发热也将非常严重, 因此大电流柜的隔板最好采用不锈钢材料。
4）电气故障
电气故障主要有电压互感器高压熔断器熔断和相间短路两种。发生单相接地故障和铁磁谐振故障都可能导致高压熔断器熔断。单相接地故障导致的高压熔断器熔断还可能引起局部过电压使得临近相击穿，从而引起两相相间短路甚至更严重的后果。
5）安装检修维护隐患。
电缆安装中可能出现安全隐患，要提高安装工艺水平；检查工作中要注意将母排连接螺栓固定好。
6）质量问题
不合格元器件会严重影响供电稳定，如质量低下的隔离触头接触不良易引发电弧故障，绝缘能力较弱的绝缘子在运行中会出现剧烈爬电，不合格穿柜套管会炸裂或碎裂，威胁供电安全。
7）防护性能
开关柜一次回路短路故障瞬间产生高温高压气体，如不能在极短时间内有效释放，将造成开关柜炸裂。泄压方向应优先考虑顶部，顶部泄压难以实现时可以考虑柜后泄压。一次回路隔室如母线室、断路器室、电缆室必须考虑泄压通道，且各室泄压通道独立。开关柜的面板孔和观察孔一旦处理不善就会严重影响高压开关柜的防护等级，要注意防范外物进入。
3. 中压开关柜故障防范处理措施
针对以上典型故障原因，可以采取以下针对性的防范处理措施。
1）机械问题
完善开关柜设计及机械加工制造工艺质量管控。首先，产品设计是关键，在对开关柜运行环境充分调研基础上，结合客户意见、当地电网现状及气候等多种因素进行设计，选择质量可靠的开关柜元器件。另外要严把质量关，保证车间清洁卫生，加强工艺改进与检查并努力降低误差。
处理拒动、误动等故障，需要控制操动机构的协调性，让各机械构件灵活地运转以避免配件磨损。同时，尽可能简化高压开关柜控制系统结构，重点对控制回路进行必要的改良，通过电力试验检测开关柜设备是否出现故障，配合远程监测系统以及时采取措施处理
2）发热问题
首先，应规范检修维护制度，日常设备的维护和检修要按照相关的规范进行，培养工作人员的良好工作习惯，要求工作人员学习操作章程，了解操作流程。例如在操作开关手车时，应推至设计的位置上，使动、静触头紧密接触。其次，要进行预防性试验，需把本次得到的数据与以前的历史数据进行对比分析。最后，与制造商沟通，正确选择手车触头，以免开关柜超负荷运行。此外，要结合电子技术、通信技术、计算机技术等，应用温升实时在线监测系统及时报警。
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。断路器开断故障电流后，值班人员应对断路器进行巡视检查。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。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。
3）电气及绝缘问题
在安装开关柜时要符合设计要求，以防接地电阻过大，出现局部过电压。要确保柜体和柜内电器接地，避免在单相接地时出现电弧飞弧现象，引起相间短路。
电压互感器相对来说比较容易损坏，所以要适时地做好抽检耐压试验。要确保母线的绝缘效果，可以用热缩绝缘套管将柜内出现裸露的触头及母线有效地包裹起来，加强母线的绝缘处理，防止出现母线相间短路或者被烧毁的现象。
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。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。
处理绝缘故障要结合其引发原因，采取针对性的故障处理措施，如：更换新的绝缘仪器，选择高性能的避雷装置，调整开关柜内外部的接线情况等。在柜内装设除湿设备，确保柜内干燥，这样就不至于在潮湿的环境下导致绝缘水平降低，引发击穿。要提高开关柜固体电介质绝缘击穿电压，一方面可以采用绝缘强度较高的绝缘件，另一方面可以喷涂绝缘涂料。
4）安装检修维护
开关柜应进行严格的出厂调试与试验，严格按照规范进行现场安装调试工作，要加强运行检修人员技术培训工作，使之熟悉和掌握所管辖范围内高压开关设备的性能和安装、检修、运行的技术要求，总结高压开关设备的事故教训。加强开关柜清扫，改善其运行环境，认真巡检，及时上报。
4. 小结
中压开关柜使用量大面广，问题多种多样，需要不断总结分析，从设计制造、安装调试、运检维修等各环节采取有效措施防范故障发生，提高供电可靠性。
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