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)柜的安全可靠運行是確保供配電作業(yè)有序進行的基礎(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、降低停電影響時間等目的，有必要對高壓開關(guān)柜常見故障和處理方法進行研究。

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)投入或者退出運行，也可將電力設(shè)備或者部分電路網(wǎng)絡(luò)快速切除，進而確保電力系統(tǒng)的無故障運行，同時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，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，分析認為該故障產(chǎn)生的原因主要有機械故障和電氣故障兩方面引起。機械故障是指操動機構(gòu)或者傳動機構(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動作、防護故障、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)合閘方式分為機械故障和電氣故障，機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)此進行逐一排查來確定分閘電氣故障的種類，并采取措施進行處理。

2.3  儲能故障

部分類型高壓開關(guān)柜具有彈簧儲能機構(gòu)，在開關(guān)合閘前需要進行預(yù)先儲能方能進行合閘。開關(guān)柜的彈簧儲能機構(gòu)是由電動機帶動齒輪將彈簧拉伸，引起儲能機構(gòu)不能儲能的主要原因是機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)，電機故障、行程開關(guān)調(diào)節(jié)不當、線路存在開路等均會導(dǎo)致儲能機構(gòu)不能儲能，具體表現(xiàn)形式為電機停轉(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度小于施加電壓時出現(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，對絕緣故障進行分析得出：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，高壓開關(guān)柜檢修力度不夠，未及時更換問題絕緣件，運行環(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)問題的部件進行檢查；最后，對接觸器、微動作開關(guān)等進行檢查。根據(jù)檢查結(jié)果進行部件維修或者更換。

處理合閘和分閘故障時，首先應(yīng)該對機械故障進行排除，若非機械故障引起，則進行電氣故障排查。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，認為可從電機停轉(zhuǎn)、儲能不到位等方面進行查找，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)整行程來實現(xiàn)，用萬用表和電流表等排查電機和回路故障，若電機出現(xiàn)問題及時更換電機，若控制回路不能閉合或者控制回路出現(xiàn)斷路等及時進行處理。

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，必要時及時更換開關(guān)；新柜體內(nèi)最好不要使用絕緣隔板，如若必須使用時應(yīng)保證絕緣隔板與帶電體間純空氣間隔。加強絕緣檢查力度，及時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)柜運行要求。另外，要加大進貨質(zhì)量檢驗，嚴禁使用材質(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，若處理不當極易燒壞各種內(nèi)部元件，嚴重時還會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。避免發(fā)熱故障首先嚴把高壓開關(guān)柜質(zhì)量關(guān)，加強開關(guān)柜的日常檢修工作，尤其是對易出現(xiàn)發(fā)熱部位的部件進行定期檢查；其次，應(yīng)控制過流和過載，降低過載運行次數(shù)以防過熱問題；最后，應(yīng)加強過熱監(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，嚴重時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、運行、檢修和工作環(huán)境等多方面的影響，高壓開關(guān)柜在運行過程中出現(xiàn)的故障也多種多樣，故在處理高壓開關(guān)柜故障時，只有掌握各類故障產(chǎn)生的內(nèi)在原因，同時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)進一步加強高壓開關(guān)柜的檢修和維護力度，可有效降低其故障率，減少供電事故的發(fā)生。

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