供配電系統(tǒng)中高壓開關(guān)柜常見故障分析與處理

高壓開關(guān)柜是指用于電能分配、計(jì)量以及連接電纜的高壓配電設(shè)備，因其能夠起到電路的通斷、控制或保護(hù)等作用，故被廣泛應(yīng)用于高壓供配電系統(tǒng)中。高壓開關(guān)柜的安全可靠運(yùn)行是確保供配電作業(yè)有序進(jìn)行的基礎(chǔ)，一旦高壓開關(guān)柜出現(xiàn)故障，往往會造成大范圍的停電，影響居民生活和工業(yè)生產(chǎn)。由于高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及到斷路器、熔斷器、各類儀表、保護(hù)器等多種元件，故障形式表現(xiàn)多種多樣，故障判斷和故障處理難度往往較大，本著提高高壓開關(guān)柜故障判斷處理速度、降低停電影響時(shí)間等目的，有必要對高壓開關(guān)柜常見故障和處理方法進(jìn)行研究。

1  高壓開關(guān)柜概述

高壓開關(guān)柜是以斷路器為主的電氣設(shè)備，其是根據(jù)電氣一次主接線圖的相關(guān)要求將控制器、保護(hù)器等高低壓電器以及母線、絕緣子等元件裝配在一起形成能夠在電力系統(tǒng)中接受和分配電能的一類裝置。高壓開關(guān)柜可根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行要求將部分電力設(shè)備或者部分電路網(wǎng)絡(luò)投入或者退出運(yùn)行，也可將電力設(shè)備或者部分電路網(wǎng)絡(luò)快速切除，進(jìn)而確保電力系統(tǒng)的無故障運(yùn)行，同時(shí)也可保證檢修人員的安全。

根據(jù)斷路器的安裝方式可將高壓開關(guān)柜分為移開式和固定式：移開式高壓開關(guān)柜又稱為手車式高壓開關(guān)柜，柜體內(nèi)的電器元件主要安裝在可抽出手車上，該型高壓開關(guān)柜互換性較好，可提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性；固定式與移開式相反，固定式高壓開關(guān)柜內(nèi)的電器元件不可移動，但是操作簡單，價(jià)格相對低廉，故常被應(yīng)用于10kV及以下配電系統(tǒng)中。根據(jù)安裝地點(diǎn)，可將高壓開關(guān)柜分為戶內(nèi)式和戶外式，因受戶外環(huán)境的影響，戶外式高壓開關(guān)柜型號較少。根據(jù)柜體結(jié)構(gòu)，可分為金屬封閉鎧裝式、金屬封閉間隔式、金屬封閉箱式和敞開式等四種高壓開關(guān)柜，其中金屬封閉鎧裝式高壓開關(guān)柜因運(yùn)行安全可靠性高、互換性好、受地面水平影響小、檢修方便、操作簡單等原因應(yīng)用越來越廣泛。

2  高壓開關(guān)柜常見故障分析

2.1  拒動、誤動故障

拒動、誤動故障是高壓開關(guān)柜的最常見故障，分析認(rèn)為該故障產(chǎn)生的原因主要有機(jī)械故障和電氣故障兩方面引起。機(jī)械故障是指操動機(jī)構(gòu)或者傳動機(jī)構(gòu)出現(xiàn)卡澀，部件出現(xiàn)變形或損壞，分合閘的鐵芯、軸銷等出現(xiàn)松動或者變形等，這些都會導(dǎo)致開關(guān)柜出現(xiàn)拒動和誤動；電氣故障是指電氣控制回路或者輔助回路中的接線不良，端子出現(xiàn)松動，扭轉(zhuǎn)開關(guān)和輔助開關(guān)不靈活，合閘接觸器出現(xiàn)故障等，電氣故障相比于機(jī)械故障引起開關(guān)柜拒動和誤動比例要超出50%左右，且電氣故障檢測和維修難度相對更大。

2.2  合閘、分閘故障

高壓開關(guān)柜的合閘方式可分為手動式和電動式兩種，前者出現(xiàn)的一般是機(jī)械故障，后者出現(xiàn)的多是電氣故障，手動合閘通過現(xiàn)場處理一般可以處理，電動不能合閘常常是因保護(hù)動作、防護(hù)故障、電氣連鎖等引起，這樣造成合閘后立即出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，即使轉(zhuǎn)換開關(guān)在合閘位置，往往開關(guān)也會出現(xiàn)連續(xù)性跳閘。分閘故障根據(jù)合閘方式分為機(jī)械故障和電氣故障，機(jī)械故障易判斷和處理，電氣故障多是因控制回路開路、線圈或者輔助開關(guān)出現(xiàn)故障引起，可據(jù)此進(jìn)行逐一排查來確定分閘電氣故障的種類，并采取措施進(jìn)行處理。

2.3  儲能故障

部分類型高壓開關(guān)柜具有彈簧儲能機(jī)構(gòu)，在開關(guān)合閘前需要進(jìn)行預(yù)先儲能方能進(jìn)行合閘。開關(guān)柜的彈簧儲能機(jī)構(gòu)是由電動機(jī)帶動齒輪將彈簧拉伸，引起儲能機(jī)構(gòu)不能儲能的主要原因是機(jī)械部件磨損和電氣故障，其中以電氣故障為主?，F(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，電機(jī)故障、行程開關(guān)調(diào)節(jié)不當(dāng)、線路存在開路等均會導(dǎo)致儲能機(jī)構(gòu)不能儲能，具體表現(xiàn)形式為電機(jī)停轉(zhuǎn)、儲能不到位等。

2.4  絕緣故障

高壓開關(guān)柜絕緣故障一般是指絕緣件或者絕緣間隙的絕緣強(qiáng)度小于施加電壓時(shí)出現(xiàn)絕緣擊穿，導(dǎo)致絕緣破壞的一種故障。開關(guān)絕緣故障屬于電氣故障，而絕緣破壞的過程往往具有長期性和隱蔽性特點(diǎn)，對絕緣故障進(jìn)行分析得出：90%的絕緣故障存在空氣絕緣凈距離不足，這是導(dǎo)致開關(guān)柜絕緣故障的主要原因；62%的絕緣故障存在絕緣件老化，這也是引起絕緣擊穿的重要原因；25%的絕緣故障存在絕緣材質(zhì)差、質(zhì)量低的問題。同時(shí)，高壓開關(guān)柜檢修力度不夠，未及時(shí)更換問題絕緣件，運(yùn)行環(huán)境差等也是引起絕緣故障的重要原因，因此，可從這幾個(gè)方面采取措施來杜絕絕緣故障。

2.5  過熱故障

對于封閉式高壓開關(guān)柜，因過流或者電阻增大容易引起過熱，過熱一般出現(xiàn)在互感器、電纜接頭等處，因過流導(dǎo)致的過熱容易燒壞夾緊彈簧的螺栓，并促使梅花觸頭的彈簧變形；電阻增大引起的過熱常常會燒毀觸頭周圍絕緣件，導(dǎo)致絕緣擊穿，引起電氣故障，造成高壓開關(guān)柜停止運(yùn)行。

3  高壓開關(guān)柜故障處理方法

高壓開關(guān)柜拒動和誤動故障較為常見，首先查看機(jī)械構(gòu)件是否出現(xiàn)銹蝕、卡澀和變形、松斷等現(xiàn)象，如若存在即可更換相應(yīng)構(gòu)件；其次，對接線、端子、轉(zhuǎn)換開關(guān)等易出現(xiàn)問題的部件進(jìn)行檢查；最后，對接觸器、微動作開關(guān)等進(jìn)行檢查。根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行部件維修或者更換。

處理合閘和分閘故障時(shí)，首先應(yīng)該對機(jī)械故障進(jìn)行排除，若非機(jī)械故障引起，則進(jìn)行電氣故障排查。電氣故障引起的開關(guān)柜合閘和分閘故障無外乎是繼電器出現(xiàn)故障，連鎖電路和輔助線路出現(xiàn)通斷，合閘線圈沒有電壓等，可采用試送電的方式進(jìn)行檢測，通過逐一排除假象故障最終確定具體原因。

通過對高壓開關(guān)柜的儲能故障分析，認(rèn)為可從電機(jī)停轉(zhuǎn)、儲能不到位等方面進(jìn)行查找，而引起該問題的主要原因是行程限位高度不合理、電機(jī)故障和控制回路故障等，這些故障的直接表現(xiàn)形式為電機(jī)停轉(zhuǎn)、儲能指示燈不亮、線路出現(xiàn)冒煙和異味等，對于行程限位高度可通過調(diào)整行程來實(shí)現(xiàn)，用萬用表和電流表等排查電機(jī)和回路故障，若電機(jī)出現(xiàn)問題及時(shí)更換電機(jī)，若控制回路不能閉合或者控制回路出現(xiàn)斷路等及時(shí)進(jìn)行處理。

合理確定空氣絕緣凈距離，要求相間和相對地的空氣間隙≥300mm，帶電體至柜門之間的間距≥300mm，如若難以滿足該距離，必要時(shí)及時(shí)更換開關(guān)；新柜體內(nèi)最好不要使用絕緣隔板，如若必須使用時(shí)應(yīng)保證絕緣隔板與帶電體間純空氣間隔。加強(qiáng)絕緣檢查力度，及時(shí)更換絕緣性能差或者出現(xiàn)老化現(xiàn)象的絕緣件，以確保絕緣性能滿足開關(guān)柜運(yùn)行要求。另外，要加大進(jìn)貨質(zhì)量檢驗(yàn)，嚴(yán)禁使用材質(zhì)差、質(zhì)量低的絕緣件，確保使用的絕緣件表明光滑、無尖角、憎水性強(qiáng)的高性能絕緣件。

發(fā)熱故障對高壓開關(guān)柜和供電系統(tǒng)危害甚大，若處理不當(dāng)極易燒壞各種內(nèi)部元件，嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。避免發(fā)熱故障首先嚴(yán)把高壓開關(guān)柜質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)開關(guān)柜的日常檢修工作，尤其是對易出現(xiàn)發(fā)熱部位的部件進(jìn)行定期檢查；其次，應(yīng)控制過流和過載，降低過載運(yùn)行次數(shù)以防過熱問題；最后，應(yīng)加強(qiáng)過熱監(jiān)測，過熱監(jiān)測可分為手觸監(jiān)測和儀表監(jiān)測，前者主要通過手摸感知柜體的溫度來進(jìn)行判斷過熱，后者主要通過安設(shè)溫度傳感器來監(jiān)測過熱，溫度傳感器靈敏度高，安裝簡單，已經(jīng)成為了高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測的主要手段。

此外，高壓開關(guān)柜易受外部環(huán)境影響，如所處位置空氣潮濕容易造成柜體和內(nèi)部金屬體生銹腐蝕，降低設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命；柜內(nèi)空氣絕緣凈距離過近，若空氣潮濕會導(dǎo)致凝露現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)還會造成絕緣失效引起設(shè)備燒壞現(xiàn)象。故應(yīng)確保高壓開關(guān)柜工作環(huán)境干燥，必要時(shí)可在柜內(nèi)安裝除濕裝置。                             

4  結(jié)語

高壓開關(guān)柜是供配電系統(tǒng)中最常用的電氣設(shè)備，其運(yùn)行質(zhì)量是確保供配電系統(tǒng)正常供電的重要基礎(chǔ)。但是受到開關(guān)柜質(zhì)量、運(yùn)行、檢修和工作環(huán)境等多方面的影響，高壓開關(guān)柜在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障也多種多樣，故在處理高壓開關(guān)柜故障時(shí)，只有掌握各類故障產(chǎn)生的內(nèi)在原因，同時(shí)施以有針對性的處理措施方能解決高壓開關(guān)柜故障。另外，應(yīng)做到未雨綢繆，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)高壓開關(guān)柜的檢修和維護(hù)力度，可有效降低其故障率，減少供電事故的發(fā)生。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.12-baidu.cn/w/qk/21223.html