【摘  要】10kV开关柜是变电站和有直配供电的电厂向配电网和用户供电的最直接的设备，在电力系统中大量应用，型式多样，种类繁多。本文介绍了10kV开关柜常见故障及其原因分析，并对10kV开关柜存在的隐患，提出了改进开关柜性能的措施。

【关键词】变电站；开关柜；故障分析；措施

1 背景

近年来，随着电网改造力度的加大，电网设备质量有所提高，事故有所降低。但目前由于在设计、制造、安装和运行维护方面存在着不同程度的问题，10kV开关柜仍存在绝缘等级差、防护等级不符合要求、防爆能力不足等安全隐患。

2 目前开关柜存在的问题

2.1 开关柜电气连接点的发热问题

电气连接点的发热问题，最突出表现在主变进线和母联等一些大电流开关柜上。这几年负荷激增，使一些电气连接不良的环节出现由于发热而引起温度过高，个别的恶性循环进而造成绝缘损坏，最后放电短路将开关柜烧毁，甚至造成母线故障。发热的地方主要有三个环节。由于柜体内机械加工精度不够，隔离开关动静触头有些偏位，合闸时造成单面接触。而压紧在刀片上以保证接触压力。但因为运行中的单面接触造成两刀片之间的小连杆通过电流，这部分在设计中考虑不周，通电流的结构就开始发热，随着发热的加剧，连杆变形而使顶杆的推力减小，进一步使接触压力减小。主触头单面接触部分由于接触压力减小也发热。不断恶性循环最终使连杆熔断，触头放电拉弧，形成相间短路。

2.2 开关柜断路器的发热问题

对于金属封闭的开关柜来说，断路器的触臂上的触头和断路器的灭弧室上下部接线座是容易引起发热的部位。对断路器触头来说，由于是可分接触，一般采用弹簧压紧的线接触的形式。触头的质量是非常关键的，动触头是由一片片触指组叠而成，每个触指内又有一根弹簧针。如果触指组盛不平整不严密，触指的强度不够，则触头就不能很好地接触，往往因为其中一两个触指突出而使大部分触指和静触头接触不好而发热；发热进一步使弹簧针特性变坏。发热烧熔，产生接触电弧，烧毁绝缘件而使相间短路。真空断路器接线座的发热，无论在半封闭的柜还是金属封闭柜都是有的，大电流断路器的接线座都做成散热片的形式以增加散热面积，但接线座与真空灭弧室的压紧螺钉拧得不到位，也会增大接触电阻，造成过热问题。

2.3 开关柜感应发热问题

感应发热问题在大电流开关柜内就存在这个问题。金属封闭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，或在钢板上割缝以断开磁路。要及时地发现开关柜内的发热缺陷，用大电流法测直流电阻是比较有效的，可以结合预试检修进行，平时在运行中可采用红外测温仪进行测温比较。

3 提高开关柜提高绝缘性能的措施

3.1 提高开关柜绝缘性能措施

开关柜接入电网后，必须同时承受工作电压的作用。如果由于元件质量不好，与电网某些参数不利的组合，又会加剧运行条件恶化。因此，开关柜生产制造中，应特别注意绝缘性能，以减少运行中绝缘事故的发生。对绝缘件的设计，除需满足必要的机械强度外，最根本的是应承受规定的电压。因此，可采取以下一些措施：

3.1.1 高压开关柜内的绝缘件应采用阻然绝缘材料，严禁采用酚醛树脂、聚氯乙烯及聚碳酸脂等有机绝缘材料。

3.1.2 应充分注意元件选择，特别是电压互感器，要选择伏安特性较好的产品，即在线电压下无显著饱和的电压互感器。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。

3.1.3 对一些老的开关柜，增大空气间距及泄漏比距有困难时，宜从改善环境条件人手，应在开关室室配置通风、防潮设备和湿度计，在开关柜配置温湿度控制器，并在梅雨、多雨季节或运行需要时启动，防止凝露导致绝缘事故。

3.1.4 加强开关柜清扫，要执行停止就要清扫的原则。

3.1.5 有条件时，开关柜内带电体尽量采用热缩，对提高运行水平很有利。

3.1.6 改进工艺，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。

3.2 提高开关柜防护能力措施

3.2.1 更换开关柜泄压通道顶盖固定螺丝，使得当柜内短路时，电弧会冲断相应分室的顶盖塑料螺丝，使顶盖折起开放压力释放通道。应当注意的是泄压通道顶盖缺口对侧应更换为塑料螺丝，用工具将原铁螺丝旋出后改用塑料螺丝锁紧。

3.2.2 除开关小室观察孔、电缆小室观察孔和开关分合指示观察孔外，一般不得在开关柜面板随意开孔，避免造成开关柜不符合防护要求。

3.2.3 巡视时或工作结束后注意检查开关柜前、后柜门螺丝是否锁紧。

3.3 加强开关柜体封闭措施

3.3.1 加强柜内分隔防护程度，以提高开关柜运行及检修的安全度。开关柜内的母线、断路器、电缆与互感器、继电器和二次端子等，应用钢板或阻燃绝缘板严密分割成各自的小室。且各间隔小室应尽可能有排气通道或减压窗。这样可防止意外发生的事故扩大与漫延。

3.3.2 全部母线及分支母线均应用阻燃热缩绝缘管套装；两柜母线室之间均应用耐弧并阻燃的绝缘板或穿墙套管进行封隔，以防一个挨着一个燃烧事故的发生。柜底部必须严密封闭。防止小动物进人、防止电缆沟的潮气侵人受潮，引发对地或相间短路事故。对环境条件太差的，电缆沟与外边电缆联通，潮湿气体易于侵人的，尚应改善环境条件，如必要时加电热去潮湿等。

3.3.3 插头通过的插孔应加绝缘罩，触头插孔应有绝缘档板将静触头带电部分与手车室隔开，防止检修人员误触电。有的也可以用绝缘挑帘，但开关推入到运行位置后，要保证带电部分与插孔边缘的空气隙要大于30mm。但是这又带来一个缺点，降低了各小室之间的封闭程度。

3.3.4 提高机械动作可靠性操动机构应选用两部定点斤生产，通过技术鉴定合格的操动机构，以确保机构的产品质量。外配的操动联接轴、杆件等应选用通过机械筹命试验合格的相同材质，以保证整体的可靠性

3.3.5 改进工艺，提高加工质量，保证开关柜加工的互换性和提高推、拉的灵活性；改进五防联锁，提高防误的可靠性；仪表间隔小室应有防振动措施，以保证其功能的正确、可靠性。

4 结束语

通过上面对10kV开关的一些问题的分析，希望一方面有利于今后选购设备时能向制造厂提出明确具体的要求，以保证产品质量；另一方面也有利于运行单位对设备的管理和维护，对10kV开关柜不断改进完善，更好地为电力系统服务。开关柜的运维、检修工作任重道远，随着开关柜性能的不断完善，设计不断改进，其运行维护、检修水平的要求将不断提高，只有对其保持不断的探索和研究才能确保人身、电网和设备的安全。

参考文献

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[5]张延 真空断路器在线状态检测与故障诊断[D]. 山东大学 2004.下载本文