高压开关柜设备在检查维护中的问题分析

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　　摘要：结合笔者多年的工作经验，对高压开关柜设备在检查维护中的问题进行了分析，并提出了相应的处理措施。
　　关键词：高压开关柜；运行维护；存在问题；处理措施
　　
　　1、高压开关柜的特点和分类
　　第一，开关柜有一次、二次方案，包括电能汇集、分配、计量和保护功能电气线路，一个开关柜有一个确定的主回路方案和辅助回路方案，即一次回路和二次回路方案，当一个开关柜的主方案不能实现时可以用几个单元方案来组合实现。第二，开关柜具有一定的操作程序及机械或电气连锁机构，没有开关柜“五防”功能或“五防”功能不全是造成电力事故的主要原因。第三，开关柜具有接地的金属外壳，其外壳有支撑和防护作用，相应的要具有足够的机械强度和刚度，以保证装置的稳固性，当柜内产生故障时，不会出现变形、折断等外部效应，同时也可以防止人体接近带电部分或触及运动部件，防止外界因素对内部设施的影响，同时防止设备受到意外冲击。另外，开关柜还具有抑制内部故障的功能，若开关柜内部电弧短路引发内部故障，一旦发生则要求把电弧故障限制在隔室以内。
　　通用型高压开关柜内的主要电气设备是高压断路器，根据断路器的安装方式分为固定式和移开式两种。固定式是柜内所有电器元件包括高压断路器和负荷开关等均安装在开关柜的固定架构上，结构简单、造价较低，没有隔离触头，不容易出现接触不良引起的温度过高以及对地击穿的事故，但存在柜体高度和宽度偏大造成的检修断路器困难以及检修时间长的缺点。移开式是指柜内主要的电器元件如高压断路器安装在开关柜内可抽出的小车上以便维修，也称手车式。手车柜有很好的互换性，这种柜型的各功能小室相互隔开，正常操作性能和防误操作功能比较完善和合理，检修方便，可以大大提高供电可靠性，而且可以靠墙或背靠背安装，节省空间。开关柜按照安装地点可分为户内式和户外式，按照柜体结构可分为金属封闭铠装式开关柜、金属封闭间隔式开关柜、金属封闭箱式开关柜和敞开式开关柜四类。
　　
　　2、高压开关柜的“五防”
　　2.1高压开关柜内的真空断路器小车在试验位置合闸后，小车断路器无法进入工作位置。（防止带负荷合闸）
　　2.2高压开关柜内的接地刀在合位时，小车断路器无法进合闸。（防止带接地线合闸）
　　2.3高压开关柜内的真空断路器在合闸工作时，盘柜后门用接地刀上的机械与柜门闭锁。（防止误入带电间隔）.
　　2.4高压开关柜内的真空断路器在工作时合闸，合接地刀无法投入。（防止带电挂接地线）
　　2.5高压开关柜内的真空断路器在工作合闸运行时，无法退出小车断路器的工作位置。（防止带负荷拉刀闸）
　　
　　3、高压开关柜运行的维护
　　3.1 保持良好的环境条件
　　高压开关柜要求周围环境温度上限为40℃，下限为普通地区-5℃，严寒地区-15℃。环境温度过高，金属的导电率会降低，电阻增加，表面氧化作用加剧。此外，过高的温度会使柜内的绝缘件的寿命大为缩短，绝缘强度下降，反之，过低的环境温度会产生内应力，最终导致绝缘件的破坏。海拔高度一般不超过1 000m，对于安装在高于1 000m海拔处的设备，外绝缘的绝缘水平应辅以一定的修正系数。由于高海拔地区空气稀薄，电器外绝缘容易击穿，所以采用加强绝缘型电器，加大空气绝缘距离，或在开关柜内增加绝缘防护措施。环境湿度的要求为日均值不大于95%，月均值不大于90%。要在没有火灾、爆炸危险、严重污染、化学腐蚀以及剧烈震动的场所使用。
　　3.2 主要电器元件的选型和维护
　　真空断路器体积重量较小、寿命长、污染小，非常适用于频繁操作，在6～10kV系统中广泛采用。由于真空断路器分断速度快，容易引发产生很高的操作过电压，对变压器、电动机等负载的主绝缘和匝间绝缘都有很大危害，在采用真空断路器的同时，必须采取限制过电压的措施，比如在负载侧并联阻容吸收装置或并联氧化锌避雷器等。6kV～10kV的变配电系统中，所用变压器容量多为30～50kVA，变压器高压侧采用熔丝保护。常规来讲，100kVA容量以下变压器，高压侧熔丝按2～3倍数的额定电流进行选型，为避免由于机械强度差的小容量熔丝在合闸时受涌流冲击产生熔断现象，100kVA以下变压器选择10A熔丝作为变压器内部或高压侧出线套管发生短路故障时的保护措施，由低压侧空气断路器的过载元件或熔断器来执行过负荷保护。
　　3.3 防止劣化现象发生
　　由于环境因素、维护方法等的影响，高压开关柜会在运行中随着时间的推移发生各种劣化现象，影响电网的运行安全。这些劣化包括:由于设备运行中的温度升高导致绝缘性能下降的热劣化、绝缘材料的电场集中处会导致绝缘性能下降的电劣化、机械应力导致的零件损坏、变形、龟裂和磨损等的机械劣化、由环境因素引起的污损、腐蚀、吸湿和润滑油变质固化等的环境劣化等。开关柜是一种应用范围广泛的电力设备，发生的劣化并非单因素劣化现象，多是多种劣化共同作用引发的综合劣化。因此，运行维护人员日常巡检时应加以重视。首先，配电间应防潮、防尘、防止小动物钻入;其次，所有金属部件应做防锈蚀处理，涂上清漆或色漆，及时清除积灰，经常润滑运动部件，检查连接螺钉的松动情况;第三，要注意观察各元件的状态，检查是否有过热变色、异响、接触不良等现象。此外，在开关柜长期未投入运行时，投运前主要一次元件间隔(如手车室及电缆室)应进行加热除湿，以防止产生凝露而影响设备的外绝缘。
　　3.4 绝缘事故的防范
　　固定式高压开关柜容易发生绝缘事故，主要是由绝缘爬距及空气间隙不够、设备质量工艺性能以及环境条件不良引起。维护人员要严格执行和贯彻《电力设备过电压保护设计技术规程》、《电业安全工作规程》中有关过电压保护的相关规定，强化电力设备过电压保护的技术管理规范和措施，坚决杜绝误操作引起的事故。定期进行预防性试验，必要时缩短试验周期，使设备始终保持良好稳定状态。要确保安全净距，加大绝缘爬距，定期进行外绝缘爬距校验，选用适用于所处地区污秽等级的高压开关柜及其部件，同时选择合适的防护等级，严格执行安装技术规范，做好维护监控管理工作，防患于未然。
　　
　　4、高压开关柜存在问题分析
　　4.1 高压开关柜防止误入带电间隔这一功能使得开关柜的柜门的开闭与接地开关有闭锁关系，即只有合上接地开关后才能打开开关柜门，此次事故暴露出旧型号高压开关柜的"五防"机械闭锁装置存在不完善的问题。
　　 4.2高压开关柜验电问题是一个多年来困扰电力安全生产的问题，目前推广的全封闭型"五防"开关柜的机械"五防"闭锁装置，无法满足安全规程"先验电、后挂接地线"的要求。因为在执行停电工作时，在合接地开关前必须验明设备已无电压。然而封闭式高压开关柜处于全封闭状态，按照正常的操作方法，无法用携带式高压验电器对设备进行验电，因此，就出现了强行解锁打开开关柜柜门的方式验电。
　　4.3目前开关柜上大量使用以氖灯作为显示元件的高压带电显示装置，经过长时间的运行使用，发现失明率高，氖泡出现大量损坏。为了弥补缺陷，在带电显示装置上装设了氖灯运行/关闭开关，平时该开关处于关闭状态，从而使得整个高压带电显示装置暂时退出运行。这种处理方式，失去了高压带电显示装置作为监视线路侧带电与否的作用。
　　4.4氖灯亮度低，特别是在明亮的环境里亮度受到冲刷，显示性较差。
　　4.5老式带有强制性电气闭锁的高压带电显示装置，闭锁原理过于简单，只是将A、B、C三相传感器输出的信号分别进行半波整流后直接复合在一起，去控制闭锁回路。这种方式在系统出现单相接地或缺相的异常情况时，因闭锁控制电压的飘移可以导致装置不能可靠闭锁而发生带电合接地开关的事故。
　　4.6目前安装的氖灯式高压带电显示装置大多采用塑料外壳并安装于高压设备间隔内，一旦在操作过程中开关柜内部短路放弧，高温电弧可能将装置的塑料外壳熔化，伤及运行或检修人员。
　　
　　5、存在问题的解决方案
　　鉴于老式高压带电显示装置存在的诸多问题，客观上需要一种全新的具有可靠性高、长寿命、免维护、显示清晰醒目、能弥补老式高压带电显示装置缺陷的新型带电显示装置。北京供电局研制成功了新型高压带电显示验电装置，该装置与CG系列传感器配合使用，通过有电显示及现场验电的方式，以反映高压设备是否带有运行电压并具有电气强制闭锁功能。该装置解决了氖灯式带电显示装置的诸多问题，其液晶显示器和长寿命闪光式验电插件构成的双重显示，适合于各种光线下的运行环境，直观醒目。专设的验电插件构成特有的引出式独立验电功能，提高了该装置作为验电依据的可靠性。该装置采用分相检测数字化叠加闭锁控制技术，可以保证在系统缺相等异常运行时，闭锁电压不变，稳定运行。强制性电气闭锁功能，能可靠闭锁接地开关(开关柜门)。新型高压带电显示验电装置的应用可以有效防止误入带电间隔或带电合接地开关等引起的人身、设备事故。
　　
　　6、结束语
　　配电线路安全稳定运行，必然要求运行管理人员勤检查、勤维护、勤测量，及时发现问题及时处理，要不断加强新技术新设备的应用，大力倡导先进技术的学习和应用，进一步提升供电系统的技术维护水平。
　　
　　

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