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摘要：随着社会的发展，我国人们生活水平稳步提升，人们对电力的需求逐渐增大，为迎合人们日益增长的电力需求，国家正逐步增多对高电压的使用，10kv开关柜正是现今我国大力推行的产品。然而，在该开关柜运行过程中，经常会出现故障，造成严重的经济损失。本文针对高压开关柜的常见故障进行分析，结合自身对开关柜多年的研究，提出了开关柜防范措施的措施策略，望能为相关研究人员提供有益的参考。
关键词：高压开关柜；故障监测；措施
中图分类号：U472文献标识码： A
引言
近年来，10kV开关柜事故率一直居高不下，对电网和设备的安全运行造成了极大的影响。由于10kV开关柜具有柜体结构紧凑、绝缘配合复杂、运行电流大等特点，因此易发生绝缘原因导致的放电故障，从而引发出线短路、接地事故，轻则导致开关柜损坏，重则影响主变安全运行，给电网安全带来严重影响。
一、开关柜故障
2013年3月21日，110kV某变电站10kV开关柜内1号站用变C相刀闸单相短路，短路电弧通过1号站用变至主变测控装置电缆引入主变保护屏，致使保护装置不能正常工作。同时产生的弧光接地过电压使母联刀闸动触头绝缘瓷瓶击穿引起A、B相对地短路，形成10kV异地三相短路。由于主变保护装置不能正常工作及低压母线三相短路不满足线路保护动作条件，无法切除短路故障，造成多面开关柜不同程度的烧损。
2013年10月30日，110kV某变电站10kV线路因用户侧开关柜封堵不到位，小动物引起柜内短路故障，故障致使带串联间隙的过电压保护器爆炸。由于保护未正确配合，故障时越级跳开该变电站开关并重合成功。同时由于消谐装置失效，短路激发的铁磁谐振过电压导致三面开关柜内过电压保护器绝缘击穿。
二、故障原因分析
目前高压开关设备运行中出现的故障主要表现为放电，其原因大致可分为以下五大类。
（一）、材料和设备质量问题
在电力工程中，材料和设备的质量直接关系到高压开关柜的质量，进行相关的电力系统改造施工中需要使用众多的材料与设备，它们质量的优劣直接对发、供、输电产生影响。当前高压开关柜通常出现的故障中，当隔离触头存在质量问题时会引起手车柜隔离触头的接触不良现象发生，造成设备产生电弧故障。而绝缘子头部的绝缘性相对较弱，酚醛氧玻璃绝缘子与环氧浇注互感器的质量较差，这些材料在性能和质量上跟电力标准规范的要求相比有较大的差距。当电力设备处于正常的运行条件时，由于尘埃积灰和环境潮湿等原因也会造成电气元件的老化，使绝缘性变差。
（二）、绝缘性问题
触头盒内部静触头安装孔设计不合理，分支母排偏斜，导致母排直接靠在触头盒内壁，长期运行电压下，会导致放电现象，致使触头盒内壁烧损，绝缘性能下降。开关柜内元器件安装不合理，电流互感器或套管外绝缘距离不足，导致相间绝缘爬距大大减小，在运行中由于空气间隙绝缘强度不足，易产生局部放电现象。在特殊环境和运行工况下，还会形成相间短路的放电通道，如图1所示。
图1互感器外绝缘距离不足
（三）、运行环境不佳导致开关柜事故
南方雨雾天气对空气绝缘开关柜影响较为严重，当开关柜内外温差过大、空气湿度超过允许范围时，会在开关柜内形成凝露现象。在凝露情况下，电气设备的击穿电压会有所降低，绝缘材料性能也会下降，此时，易发生开关柜放电事故。另外运行环境的污秽也会导致绝缘体表面闪络放电。
（四）、元器件加工工艺不规范
触头盒内部母排倒角不规范引起尖端放电，长时间局部放电会烧毁绝缘，尖端的存在是放电的主要原因，并且触头盒内的毛刺也会加剧放电的产生，长期运行后绝缘材料的电老化更加明显，如图2所示。
图2母线搭接处的圆滑处理对比图
（五）、安装与检修存在问题
在进行高压开关柜设备的安装与检修工作时，如果工艺水平不够高不但不能维护保障好设备的安全，相反还有可能给设备增添某些不安全的因素。在进行母线和相关出线的安装与维检时涉及的工作量较大，在进行母排连接螺栓的紧固时有时会因为个别螺栓的固定不牢造成在运行后出线发热现象，这时候要对全段的母线与各出线停电进行故障处理。在对高压开关柜的事故进行处理时经常会发现由于制作电缆的工艺不良而造成柜内线路短路的发生，主要存在的问题包括电缆头内的气体没有完全的排除、在进行电缆的制作时由于切割引起絕缘层的破坏、电缆的接地不良以及在运行过程中有环流或是感应电压存在于屏蔽层中。
三、防治措施
（一）、提高设备防护水平
35kV固体绝缘电流互感器、电磁式电压互感器可按照10%的比例（但不少于1台）抽检局部放电试验。电压互感器的三倍频耐压试验宜结合局部放电试验同时进行。断路器应在合闸和分闸状态下进行耐压试验。
高压开关柜内应选择复合绝缘交流无间隙金属氧化物避雷器，不采用带串联间隙的过电压保护器。为防止电缆头制作工艺不佳引发的绝缘事故，应制定并执行电缆头制作的溯源制，提高电缆头制作人员的工艺水平和工作责任心。空气绝缘间隙距离不满足要求的开关柜、无压力释放装置或者曾发生过故障但压力释放装置未正常工作、机械及电气闭锁不满足目前运行要求的安排改造或更换。对空气绝缘间隙不足且暂不能改造的开关柜，可用空气和绝缘隔板组成的复合绝缘作为绝缘介质，但带电体与绝缘板之间的最小空气间隙应满足：6kV和10kV不小于30mm，35kV不小于60mm，且隔板边缘应进行防潮处理。
（二）、优化材料选择
在设计中要特别注意柜体及断路器等一次性配件的优选，要对所使用的配件的性能有清楚的了解和认识，综合考虑它们的安全性、可靠性以及稳定性等来进行优化配置，柜体内部要进行科学的规划布局，保证设备工作具有良好的环境。在国家标准中高压开关柜的相关组成部件以及支持绝缘件的外绝缘爬电比距当为纯瓷绝缘时不应低于10kV/MM，爬电距离不小于140mm；为有机绝缘时不应低于10kV/MM，爬电距离不小于160mm。
（三）、外部环境的监控
外部环境条件也会对高压开关柜产生较大的影响，因此需要加强对外部环境的监控。通过采取有效的通风控制措施，来减少开关柜内灰尘的进入量，如可以加装过滤网，处于潮湿环境中的开关柜，采取相应的驱潮措施，如配置去湿设施等。
（四）、对开关柜整体性能的试验检查
出厂试验应该在高压开关柜生产厂家任一合适的场所对每台成品进行检验，以确保与己经通过型式试验的设备相一致。内容包括:主回路的绝缘试验(必要时用户可要求进行雷电冲击耐受试验，无功投切用断路器必须进行老练试验)，辅助和控制回路的试验，主回路电阻的测量(包括断路器及母线)，机械特性试验，设计和外观检查，机械操作，密封试验，“五防”功能检查，局部放电测量(按绝缘件提供，必要时用户可要求做整柜)，隔离触头压力测试(必要时)，温升试验(必要时进行，厂家通知用户现场见证)。
结束语
在保证10kV高压开关柜的安全稳定性工作中，电力公司需要建立科学的管理体系，努力提高相关工作人员的技术水平和综合能力素质，工作中以相关的国家标准为准则，严格操作规程做好自身的工作。要从根源上对故障因素进行摸排，有效降低10kV高压开关柜故障的发生率，以保证电力系统安全稳定性。
参考文献
[1]张余福.小议10kV高压开关柜故障防范措施[J].建筑与发展,2013,08.
[2]国家电网公司．高压开关柜抽检作业规范〔S〕．北京:中国电力出版社，2011．
关键词：高压开关柜；故障监测；措施
中图分类号：U472文献标识码： A
引言
近年来，10kV开关柜事故率一直居高不下，对电网和设备的安全运行造成了极大的影响。由于10kV开关柜具有柜体结构紧凑、绝缘配合复杂、运行电流大等特点，因此易发生绝缘原因导致的放电故障，从而引发出线短路、接地事故，轻则导致开关柜损坏，重则影响主变安全运行，给电网安全带来严重影响。
一、开关柜故障
2013年3月21日，110kV某变电站10kV开关柜内1号站用变C相刀闸单相短路，短路电弧通过1号站用变至主变测控装置电缆引入主变保护屏，致使保护装置不能正常工作。同时产生的弧光接地过电压使母联刀闸动触头绝缘瓷瓶击穿引起A、B相对地短路，形成10kV异地三相短路。由于主变保护装置不能正常工作及低压母线三相短路不满足线路保护动作条件，无法切除短路故障，造成多面开关柜不同程度的烧损。
2013年10月30日，110kV某变电站10kV线路因用户侧开关柜封堵不到位，小动物引起柜内短路故障，故障致使带串联间隙的过电压保护器爆炸。由于保护未正确配合，故障时越级跳开该变电站开关并重合成功。同时由于消谐装置失效，短路激发的铁磁谐振过电压导致三面开关柜内过电压保护器绝缘击穿。
二、故障原因分析
目前高压开关设备运行中出现的故障主要表现为放电，其原因大致可分为以下五大类。
（一）、材料和设备质量问题
在电力工程中，材料和设备的质量直接关系到高压开关柜的质量，进行相关的电力系统改造施工中需要使用众多的材料与设备，它们质量的优劣直接对发、供、输电产生影响。当前高压开关柜通常出现的故障中，当隔离触头存在质量问题时会引起手车柜隔离触头的接触不良现象发生，造成设备产生电弧故障。而绝缘子头部的绝缘性相对较弱，酚醛氧玻璃绝缘子与环氧浇注互感器的质量较差，这些材料在性能和质量上跟电力标准规范的要求相比有较大的差距。当电力设备处于正常的运行条件时，由于尘埃积灰和环境潮湿等原因也会造成电气元件的老化，使绝缘性变差。
（二）、绝缘性问题
触头盒内部静触头安装孔设计不合理，分支母排偏斜，导致母排直接靠在触头盒内壁，长期运行电压下，会导致放电现象，致使触头盒内壁烧损，绝缘性能下降。开关柜内元器件安装不合理，电流互感器或套管外绝缘距离不足，导致相间绝缘爬距大大减小，在运行中由于空气间隙绝缘强度不足，易产生局部放电现象。在特殊环境和运行工况下，还会形成相间短路的放电通道，如图1所示。
图1互感器外绝缘距离不足
（三）、运行环境不佳导致开关柜事故
南方雨雾天气对空气绝缘开关柜影响较为严重，当开关柜内外温差过大、空气湿度超过允许范围时，会在开关柜内形成凝露现象。在凝露情况下，电气设备的击穿电压会有所降低，绝缘材料性能也会下降，此时，易发生开关柜放电事故。另外运行环境的污秽也会导致绝缘体表面闪络放电。
（四）、元器件加工工艺不规范
触头盒内部母排倒角不规范引起尖端放电，长时间局部放电会烧毁绝缘，尖端的存在是放电的主要原因，并且触头盒内的毛刺也会加剧放电的产生，长期运行后绝缘材料的电老化更加明显，如图2所示。
图2母线搭接处的圆滑处理对比图
（五）、安装与检修存在问题
在进行高压开关柜设备的安装与检修工作时，如果工艺水平不够高不但不能维护保障好设备的安全，相反还有可能给设备增添某些不安全的因素。在进行母线和相关出线的安装与维检时涉及的工作量较大，在进行母排连接螺栓的紧固时有时会因为个别螺栓的固定不牢造成在运行后出线发热现象，这时候要对全段的母线与各出线停电进行故障处理。在对高压开关柜的事故进行处理时经常会发现由于制作电缆的工艺不良而造成柜内线路短路的发生，主要存在的问题包括电缆头内的气体没有完全的排除、在进行电缆的制作时由于切割引起絕缘层的破坏、电缆的接地不良以及在运行过程中有环流或是感应电压存在于屏蔽层中。
三、防治措施
（一）、提高设备防护水平
35kV固体绝缘电流互感器、电磁式电压互感器可按照10%的比例（但不少于1台）抽检局部放电试验。电压互感器的三倍频耐压试验宜结合局部放电试验同时进行。断路器应在合闸和分闸状态下进行耐压试验。
高压开关柜内应选择复合绝缘交流无间隙金属氧化物避雷器，不采用带串联间隙的过电压保护器。为防止电缆头制作工艺不佳引发的绝缘事故，应制定并执行电缆头制作的溯源制，提高电缆头制作人员的工艺水平和工作责任心。空气绝缘间隙距离不满足要求的开关柜、无压力释放装置或者曾发生过故障但压力释放装置未正常工作、机械及电气闭锁不满足目前运行要求的安排改造或更换。对空气绝缘间隙不足且暂不能改造的开关柜，可用空气和绝缘隔板组成的复合绝缘作为绝缘介质，但带电体与绝缘板之间的最小空气间隙应满足：6kV和10kV不小于30mm，35kV不小于60mm，且隔板边缘应进行防潮处理。
（二）、优化材料选择
在设计中要特别注意柜体及断路器等一次性配件的优选，要对所使用的配件的性能有清楚的了解和认识，综合考虑它们的安全性、可靠性以及稳定性等来进行优化配置，柜体内部要进行科学的规划布局，保证设备工作具有良好的环境。在国家标准中高压开关柜的相关组成部件以及支持绝缘件的外绝缘爬电比距当为纯瓷绝缘时不应低于10kV/MM，爬电距离不小于140mm；为有机绝缘时不应低于10kV/MM，爬电距离不小于160mm。
（三）、外部环境的监控
外部环境条件也会对高压开关柜产生较大的影响，因此需要加强对外部环境的监控。通过采取有效的通风控制措施，来减少开关柜内灰尘的进入量，如可以加装过滤网，处于潮湿环境中的开关柜，采取相应的驱潮措施，如配置去湿设施等。
（四）、对开关柜整体性能的试验检查
出厂试验应该在高压开关柜生产厂家任一合适的场所对每台成品进行检验，以确保与己经通过型式试验的设备相一致。内容包括:主回路的绝缘试验(必要时用户可要求进行雷电冲击耐受试验，无功投切用断路器必须进行老练试验)，辅助和控制回路的试验，主回路电阻的测量(包括断路器及母线)，机械特性试验，设计和外观检查，机械操作，密封试验，“五防”功能检查，局部放电测量(按绝缘件提供，必要时用户可要求做整柜)，隔离触头压力测试(必要时)，温升试验(必要时进行，厂家通知用户现场见证)。
结束语
在保证10kV高压开关柜的安全稳定性工作中，电力公司需要建立科学的管理体系，努力提高相关工作人员的技术水平和综合能力素质，工作中以相关的国家标准为准则，严格操作规程做好自身的工作。要从根源上对故障因素进行摸排，有效降低10kV高压开关柜故障的发生率，以保证电力系统安全稳定性。
参考文献
[1]张余福.小议10kV高压开关柜故障防范措施[J].建筑与发展,2013,08.
[2]国家电网公司．高压开关柜抽检作业规范〔S〕．北京:中国电力出版社，2011．