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10KV开关柜电气故障分析与处理

2018/6/26 8:50:25点击:
 随着我国社会经济的快速发展,我国电力系统的发展速度也越来越快,很多电气设计理念在我国的电力系统设计中得到了应用。近年来,10 kV高压开关柜的应用范围越来越广,是电力系统设计中的重要组成部分。然而10 kV开关柜在运行中经常会出现电气故障,造成经济上的严重损失,为了保证设备安全运作,降低故障所造成的损害,要有效地做好开关柜电气故障的检测和预防。文章针对10 kV开关柜出现的电气故障,探讨故障出现的原因并给予了相关的处理策略。 
中国论文网 /2/view-6336934.htm
  关键词:10KV开关柜电气故障成因解决办法 
  中图分类号:TM591文献标识码: A 
  前言:开关柜的使用不仅能够为电力系统的稳定运行提供保障,还能在不同故障状态下采取断开连接动作,对于保证工作人员与设备的安全也具有重要作用。然而在实际运行中,由于接触不良或设计缺陷等原因,开关柜经常会出现绝缘失效、导电回路发热等故障问题,这在一定程度上影响了开关柜的工作质量及使用寿命,严重时还会导致电力系统故障问题。因此,加强有关10kV开关柜故障及防范措施的研究,对于改善高压开关柜运行质量具有重要的现实意义。 
  一、10kV开关柜常见故障问题 
  1、绝缘故障 
  绝缘水平主要与绝缘处理电压、绝缘强度及限压措施有关。开关柜出现的绝缘故障主要有外地绝缘对地闪络击穿,瓷瓶套管击穿、电容套管污闪、闪络、爆炸,雷电过电压闪络击穿,内绝缘对地闪络击穿,提升杆闪络,相间绝缘闪络击穿,CT爆炸,击穿、闪络,瓷瓶断裂等。 
  2、误动、拒动故障 
  误动与拒动故障问题是高压开关柜故障最常见的故障问题,其形成原因有两个方面:一方面是因为辅助回路与电气控制回路问题,其主要表现有辅助开关不能正常切换,由于转换开关失效或机构卡涩引起分合闸线圈烧毁,端子出现松动,合闸接触器、操作电源、微动开关故障,二次接线接触老化、接线失误等;另一方面可能是因为传动系统与操动机构发生机械故障引起的,其主要表现有分合闸的铁芯出现卡涩及松动,机构损坏而出现卡涩,轴销松动,部件出现位移变现、脱扣失效等。 
  3、开关柜发热 
  通常情况下开关柜都会出现轻度的发热现象,若开关柜过热或导电回路同时发热,则表明开关柜出现故障。一般导体热量散发主要通过导电回路散热与发热两种途径,当导电回路的发热比散热高时,高压开关柜的温度便会增加,若上升温度高于设定温升时,开关柜就会出现局部过热问题,在局部发热影响下,其形成的瞬时能量会导致严重事故的发生。已知电阻与发热功率之间的计算公式为:P=I*I*R,从公式中可以发现,当电阻增大时发热功率也会增加啊,其产生热量就会较多,所以按照理论在设计时应当尽量增导体的横截面积,然而实际运行中,为节省材料成本通常会将导体横截面积设计的较小,所以当电阻率较高时,导体会出现过高的生热问题;另外,由于发热功率与导体电流的平方成正比,当电流较小时发热功率较低,若电流迅速增加,发热功率便会呈指数增大,过热及更严重事故问题便会发生。开关柜发热故障主要有两种: 
   (1)导体发热。 
  导体发热主要出现在开关柜的部分母线中。在主母线运行时,由于负荷电流过大,主母线的发热功率就会较高,当其超出额定功率值时就会引起导体发热故障。目前国内主母线制造主要采用铜质或铝质材料,而铜、铝中通常含有较多的杂质,其电阻率要高于正常的材料,且在发热时,杂质还会造成热量集中,增加导体过热故障发生的可能。 
   (2)导电回路过热。 
  接头接触质量较差是导电回路过热故障发生的主要原因。在主变总开关大电流回路中,接触不良会引起热量过度集聚,引起回路局部过热。而接头接触质量较差的原因有接线板连接口制作粗糙,未做精细处理,造成电能输送存在障碍。 
  4、开断与闭合故障 
  此种故障问题主要由断路器本体引起,在少油断路器中故障主要表现为闭合爆炸、灭弧室损坏、喷油短路、开断性能差等;在真空断路器中故障主要表现为切电容器组重燃、波纹管与灭弧室发生渗漏、陶瓷管损毁、真空度降低等。 
  5、载流故障载流故障发生的原因可能是由于开关柜的隔离插头接触质量较差而引起触头烧融所致。 
  二、10kV开关柜故障防范措施 
  10 kV高压开关柜是高压配电中的重要设备,将会影响到电气系统运行的安全性,也会对供电的可靠性造成影响。为此,必须对10 kV高压开关柜进行高标准、高要求、高质量的故障预防,以确保电力系统的安全运行。 
  1、加强运行管理 
   (1)在定期检修时要观察隔离开关法兰及绝缘子瓷件是否出现裂纹问题,在夜间巡视时应当观察瓷件是否出现异常电晕现象; 
   (2)当断路器发生动作断开故障电流时,维护人员应及时对断路器进行常规检查; 
   (3)在10kV开关柜的断路器工作时,若发生启动操作机构压力过高造成断路器分合闸闭锁、SF6断路器气体压力过低、油断路器油量不足等问题时,要停止对断路器进行操作; 
  (4)在实施隔离开关倒闸操作时应当对隔离开关的动作情况进行全面监控,若出现卡涩故障则应立即分析原因处理,且避免出现强行操作; 
  (5)当断路器对故障线路进行强送时,要对断路器的工作状况进行检查。 
  2、做好定期管理维护 
  应根据设备运行状况制定合理的检修计划,定期进行隐患消除;设备检修后要进行整定测试,做好保护接线、操作机构整定值及压板位置的检查管理,避免由于维护不当引发设备事故;在设备检查时若发现设备工作异常,要观察设备的温度、振动、颜色、气味、声音等运行指标,在此基础上进行诊断测试;要对光字牌、表计、音响、信号等监控设备发生的异常问题进行全面分析,瞬时故障问题要做好监测预防;要对设备缺陷进行跟踪监视,掌控缺陷故障问题的发展规律;对于刚安装好的设备加强调试,确保施工及检测质量;要采用红外测温仪等专用设备对开关柜的导电回路进行带电测温,若出现温升变化过快的情况应调整此台开关柜的符合,以防止温升升高过快。 
  3、提高性能设计与安全设计水平 
   (1)继电保护装置作为电力系统的重要保护结构,在开关柜设计过程中应按照设计规范进行操作;在实际运行过程中要根据工作需要改进继电器设计标准,提高其运行质量其水平;当断路器容量较低时要立即更换继电器,并重新设计规划中要参数值,以此改善系统工作效率。 
   (2)安全设计是开关柜的重要设计原则及标准。具体措施有:在采用负荷绝缘结构时,要做好各类绝缘材料介电常数的配合,以避免有害气体及烟雾对母线的影响;高压开关柜的不同相导体间及对地空气间的间隔距离应当保持在125mm以上。 
  4、重视爬电比距设计 
  爬电比距是指电力设备外绝缘的爬电距离与最高工作电压之间的比值。爬电现象的发生与电弧长度受到的电压、空气湿度及污秽面积大小等有关。在开关柜设计时,要加强爬电比距的设计,只有其在规定要求标准以内,才能为供电系统运行的安全提供保障。目前爬电比距的设计有严格的规定,要求高压开关柜的不同之间的外缘爬电比距应在18mm/kV以上,有机绝缘应当在20mm/kV以上。为符合标准,在开关柜安装时应当严格审核配件类型及规格,以保证电力系统运行质量;由于状态检修技术的不断发展,供电系统基本不存在停电情况,对于开关母线的清洁处理便很难开展,因此,室内结构的开关柜绝缘材料与穿柜套管的防污等级应比原有的高一级,应在污秽等级III级以上,且爬距应高于2.5cm/kV。 
  5、其他控制要点 http://www.wuxiancewen.net
   (1)10kV开关柜在金属封闭式高压开关柜的动静触头间,应使用非金属、阻燃材料的绝缘隔板以避免涡流与柜体发热等问题的发生; 
   (2)在10kV开关柜结构设计时应选用性能优越的带电显示装置,且能直接采用动静触头进行红外测温,以促进对开关柜运行状况的监测; 
   (3)10kV开关柜的观察孔应设置在欠当位置,以便能进行直接观测,其接地开关与隔离开关的分合闸操作位置应当明显可靠。 
  结语:综上所述,开关柜的故障处理质量将直接影响开关柜的运行质量和使用寿命,因此,相关技术与维护人员应加强有关10kV开关柜故障及防范措施的研究,总结开关柜故障发生规律及有效运行管理措施,以逐步改善10kV开关柜运行质量与水平。