10kV開關(guān)柜是配網(wǎng)系統(tǒng)的主要設(shè)備,其安全可靠運行對配網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定起著要害作用。目前，10kV開關(guān)柜產(chǎn)品均比較成熟，但在實際運行中仍發(fā)現(xiàn)存在著部分缺陷，嚴重影響著開關(guān)柜的安全運行。現(xiàn)就110kV云陵變電所10kV開關(guān)柜在實際運行中出現(xiàn)的故障加以分析并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

110kV真空開關(guān)柜簡介

110kV云陵變電所使用的10kV開關(guān)柜是全封閉壓縮式真空開關(guān)柜，共有24柜。開關(guān)柜型號XGN2-10/ZD-08Q,裝配一臺ZN28-10A型真空斷路器,兩臺GN30-10型戶內(nèi)高壓旋轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)，操作機構(gòu)配用CD17B型電磁操作機構(gòu)。開關(guān)柜的出線方式分架空出線和電纜出線兩種方式,架空出線利用鋁排和穿墻套管實現(xiàn)連接,而電纜出線則是采用95mm2交聯(lián)電纜實現(xiàn)開關(guān)柜與出線構(gòu)架的連接。

210kV真空開關(guān)柜的故障及原因

110kV云陵變電所自1998年8月份投運以來，10kV真空開關(guān)柜發(fā)生了較多的故障，使開關(guān)柜受到不同程度的損壞，造成了較大面積的停電。開關(guān)柜的故障可分成電氣絕緣故障和機械故障，故障較多的有以下四種類型：真空開關(guān)柜裝配的隔離開關(guān)支柱絕緣子爬距不夠造成的表面閃絡(luò)短路；真空滅弧室真空度泄漏導致的絕緣擊穿；電纜出線柜避雷器安裝地點的不恰當導致雷電季節(jié)的三相對地放電短路；梅雨季節(jié)真空開關(guān)柜絕緣支撐桿受潮劣化造成的開關(guān)整體絕緣電阻下降。

2.1隔離開關(guān)支柱絕緣子爬距不夠造成的表面閃絡(luò)短路

真空開關(guān)柜屬于全密封壓縮式的設(shè)計模式，隔離開關(guān)在其分閘時帶電部分對地絕緣距離實際為125mm，其支柱絕緣子的對地垂直距離為13cm，爬距凈值經(jīng)測試為18cm，均處于10kV要求的安全距離的下限。實際運行情況表明，在干燥的運行環(huán)境下，這樣的爬距凈值并不會造成閃絡(luò)；但南方潮濕氣候類型，在春夏兩季，雨水較多，空氣濕度很大，加上10kV開關(guān)柜又安裝于一樓，支柱絕緣子表面的凝露潮濕降低了爬距凈值。當發(fā)生瞬間的操作過電壓或雷擊感應(yīng)過電壓時，絕緣子表面的閃絡(luò)隨之發(fā)生。一旦發(fā)生多相支柱絕緣子嚴重的對地閃絡(luò)放電，即形成兩相或三相接地短路。由于短路范圍屬于開關(guān)柜本體保護出口，本柜保護無法動作跳閘，須由后備保護經(jīng)一定延時才可將故障切除。在繼電保護延時的時間里，灼熱高溫的電弧已將開關(guān)柜毀壞，如連接鋁排燒熔，支柱絕緣子裙套削平，真空滅弧室燒裂等。

2.2真空滅弧室真空度泄漏導致的絕緣擊穿

真空滅弧室是真空斷路器正常運行時切斷負荷電流和在線路發(fā)生故障時切斷故障電流的主要元件，它的工作原理是依靠真空滅弧室內(nèi)部的高度真空在電流過零時對分合閘產(chǎn)生的電弧進行滅弧，從而達到切斷電流的目的，因此真空滅弧室的真空度是真空斷路器工作的要害所在。由于真空滅弧室是依靠機械手段安裝于斷路器的上下支架之間，上下支架由兩條絕緣支撐桿連接以加強應(yīng)力強度，加上支柱絕緣子，拉合絕緣桿，主軸以及動作拐臂等元件組成一相真空斷路器。真空斷路器的分合動作與其軸向的裝配緊密程度是影響真空滅弧室真空度的主要原因。假如真空斷路器動作較為頻繁（如電容器柜），加上真空斷路器軸向裝配上下偏移度較大，則真空滅弧室泄漏就會很明顯。一旦真空度泄漏至無法在拉合電流時做到滅弧，該真空滅弧室即報廢須予以更換。否則因電弧不能熄滅將在真空滅弧室里產(chǎn)生高溫高壓氣體，導致真空滅弧室爆裂的嚴重后果。

2.3避雷器安裝地點不恰當導致三相對地放電短路故障

10kV開關(guān)柜出線分架空出線和電纜出線兩種方式。從投運至今的六年時間里所統(tǒng)計的運行情況來看，電纜出線的開關(guān)柜故障率遠高于架空出線開關(guān)柜，在南方6～9月份雷雨季節(jié)期間非凡明顯。經(jīng)過認真分析，發(fā)現(xiàn)故障的發(fā)生均由出線避雷器引起。開關(guān)柜為全封閉壓縮式，其機械尺寸及電氣安全距離均采用最低限度尺寸，對于架空出線而言，不存在這種問題，因其出線避雷器安裝在出線構(gòu)架上。而電纜出線開關(guān)柜則不同，由于開關(guān)柜空間狹小，電纜頭與鋁排、出線避雷器一起安裝于開關(guān)柜后，帶電點與開關(guān)柜柜后門距離只有15～16cm，當雷電波沿線路侵入時，由于避雷器安裝于開關(guān)柜內(nèi)，無法將雷電波隔絕于開關(guān)柜外，只能在開關(guān)柜內(nèi)消除，瞬間強大的雷電流在開關(guān)柜內(nèi)引起三相接地短路。由于短路是本開關(guān)柜出口短路，本柜繼電保護無法動作將故障切除，經(jīng)一定延時后由上一級保護動作將故障切除，在保護動作時間內(nèi)三相短路電弧足可將整柜開關(guān)柜燒毀。

2.4絕緣支撐桿受潮導致整體絕緣電阻值下降故障

ZN28-10A型真空斷路器的上下支架由兩條絕緣支撐桿支撐以加強應(yīng)力強度，而上下支架是導電體，要實現(xiàn)真空斷路器的拉合閘以切斷電流就要求與其并聯(lián)的絕緣支撐桿必須是完全絕緣的。實踐表明正是由于絕緣支撐桿的受潮劣化（該支撐桿是由環(huán)氧樹脂澆鑄而成）造成真空斷路器整體絕緣的劣化，導致對真空滅弧室品質(zhì)好壞的誤判。此類故障在南方潮濕的運行環(huán)境下常會發(fā)生，并且在每次的年檢中均可發(fā)現(xiàn)。按《電氣預(yù)防性試驗規(guī)程》規(guī)定，判定真空斷路器好壞的標準就是對10kV真空斷路器斷口加42kV交流電壓持續(xù)1min時間，若不會擊穿且前后絕緣電阻值變化不大，則表明該真空滅弧室沒有問題。當發(fā)生以上兩種現(xiàn)象時則懷疑真空滅弧室已出現(xiàn)泄漏才導致絕緣下降甚而擊穿，一般都會將整相斷路器換掉，以保證運行的安全。將換下的真空斷路器進行解體測試，發(fā)現(xiàn)不是真空滅弧室絕緣損壞，而是絕緣支撐桿受潮劣化引起。經(jīng)詢問廠家技術(shù)人員得以證實，該批真空斷路器絕緣支撐桿是以北方氣候環(huán)境為基礎(chǔ)設(shè)計的，只適用北方干燥的天氣，對于南方潮濕天氣而言，卻是一個較為嚴重的絕緣隱患。

3故障的處理措施

針對10kV真空開關(guān)柜投運后故障率居高不下的現(xiàn)象，我們組織了相關(guān)的技術(shù)人員進行了認真系統(tǒng)的分析，將這些故障進行分類，并根據(jù)不同的故障采取了積極有效的改進措施，在實際運行中取得了良好的效果。

3.1隔離開關(guān)支柱絕緣子爬距不夠

為了增大爬距，技術(shù)人員在絕緣子表面首先噴涂絕緣漆，在短時間內(nèi)收到了一定的效果，降低了該類故障的發(fā)生，但是由于絕緣漆受溫度等因素的影響無法從根本上解決問題。后經(jīng)與廠家協(xié)商，由廠家提供高爬距支柱絕緣子裝配而成的隔離開關(guān)全部予以更換，實際運行結(jié)果表明，經(jīng)過改造杜絕了該類故障的發(fā)生。

3.2真空滅弧室真空度發(fā)生泄漏問題

對于真空滅弧室真空度發(fā)生泄漏問題，因牽涉的技術(shù)難度較高，因素也較多，必須從源頭抓起，即要求在采購真空滅弧室時要選用知名廠家提供的質(zhì)量可靠的真空滅弧室。其次，在裝配真空滅弧室時要求廠家技術(shù)人員給予技術(shù)上的支持，提高真空斷路器整組的裝配質(zhì)量，避免因機械原因造成真空滅弧室的泄漏。第三，對于年檢和日常運行中發(fā)現(xiàn)的有故障預(yù)兆的真空斷路器加強巡視，縮短預(yù)防性試驗周期，一旦試驗發(fā)現(xiàn)問題，如絕緣電阻急劇下降馬上予以更換。由于以上措施得力，此類故障的發(fā)生勢頭得到了遏制。

3.3電纜出線柜避雷器安裝問題

此類問題屬于較為簡單但不易發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)屢次發(fā)生故障后（此類故障造成的后果十分嚴重，往往是整柜開關(guān)柜的毀壞）才引起對避雷器安裝地點的重視。解決的方法是將裝在開關(guān)柜內(nèi)的避雷器移裝于10kV出線構(gòu)架上，與出線構(gòu)架共用同一接地體，這樣既消除了雷電侵入時不會直接引入開關(guān)柜，在開關(guān)柜里對地放電造成三相短路，也消除了開關(guān)柜空間狹小和安裝避雷器、電纜頭、出線鋁排等諸多設(shè)備造成的電氣安全距離不夠的隱患，取得了良好的效果。

3.4真空斷路器絕緣支撐桿問題

絕緣支撐桿是由環(huán)氧樹脂澆鑄而成的固體件，在斷路器帶電時要承受10kV額定電壓，異常情況下要承受操作過電壓等高于額定電壓的高壓值，要求澆鑄時不可有氣泡和雜質(zhì)存在。一旦有氣泡和雜質(zhì)存在，支撐桿的整體絕緣品質(zhì)馬上下降。在年檢預(yù)防性試驗時，按規(guī)程規(guī)定，對斷路器斷口加壓42kV1min后測試斷路器斷口絕緣電阻，此時斷路器絕緣電阻值下降即是絕緣支撐桿劣化引起的，這種現(xiàn)象在潮濕的梅雨季節(jié)最為常見。分析其形成的機理是由于絕緣支撐桿內(nèi)部存在氣泡和雜質(zhì)，一旦環(huán)境濕度較大，支撐桿內(nèi)部吸收了水分，在電壓的作用下，產(chǎn)生電解，形成導電通道，致使絕緣電阻下降。絕緣支撐桿的劣化會使真空斷路器整體絕緣下降（從電氣角度分析，絕緣支撐桿的絕緣電阻與真空滅弧室斷口絕緣電阻是并聯(lián)的，絕緣的下降將導致并聯(lián)電路的電阻下降），輕易造成對真空滅弧室絕緣品質(zhì)的誤判，因此真空斷路器的運行和維護是一個不容忽視的問題。根據(jù)廠家提供的資料表明，該類支撐桿只適用于北方干燥的氣候條件，杜絕此類故障的方法是更換高絕緣品質(zhì)的適合于潮濕運行環(huán)境的絕緣支撐桿。

4結(jié)束語

通過對真空開關(guān)柜缺陷的發(fā)現(xiàn)和改造，杜絕了因雷電和空氣濕度以及設(shè)備安裝等因素造成的故障，大大提高了真空開關(guān)柜的運行可靠性，在實際供用電過程中取得了良好的效果。