開關(guān)柜故障因素分析

導(dǎo)致開關(guān)柜故障的因素主要有以下幾種：

（1）制造質(zhì)量及工藝不良，制造質(zhì)量及裝配質(zhì)量對(duì)開關(guān)柜整體耐壓水平有很大的影響。開關(guān)柜內(nèi)的有些元件可以通過耐壓試驗(yàn)，但開關(guān)柜整體卻通不過，原因是裝配質(zhì)量差。如緊固螺絲不規(guī)則，擰緊后螺桿長(zhǎng)出螺母過多；有的支持瓷柱的緊固底板成“丁”型，在支持瓷柱處作特殊處理，這樣不僅縮短了絕緣距離，而且造成電場(chǎng)局部集中。開關(guān)柜內(nèi)的“五防”措施不完善，開關(guān)機(jī)械聯(lián)鎖部分不靈，合、分閘位置不明顯，經(jīng)常造成誤合、分閘。另外，支持瓷柱質(zhì)量差，動(dòng)穩(wěn)定性能差，在短路電流沖擊下發(fā)生斷裂，造成事故擴(kuò)大。

（2）環(huán)境條件的影響，開關(guān)柜運(yùn)行的環(huán)境條件是導(dǎo)致開關(guān)柜發(fā)生絕緣閃絡(luò)的主要原因，大氣污染不斷加劇，逐漸污染了電力設(shè)備的絕緣子、套管及母線。分析多年來污閃事故，總結(jié)出發(fā)生污閃的原因主要有二：第一（客觀存在的）是污穢和潮濕兩個(gè)因素同時(shí)存在于絕緣子的表面，灰塵附在絕緣子表面，在干燥的時(shí)候，絕緣電阻仍然很高，所以在干燥氣候下不發(fā)生污閃。清潔的水電阻也很高，如果絕緣子不臟污，它雖然受潮了，但絕緣強(qiáng)度仍很高，這里也不發(fā)生污閃。一般情況下，干旱氣候持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，絕緣子及母線積污多了。這時(shí)又突然下霧，而下霧的時(shí)間較長(zhǎng)（一般2-3小時(shí)），污穢被霧水充分地潮濕，此時(shí)產(chǎn)生污閃的可能性較大。第二（人為原因）是絕緣子串的泄漏距離偏小，不能適應(yīng)污穢和潮濕的環(huán)境。污閃是在絕緣電阻下降、泄漏電流增大到一定程度時(shí)才發(fā)生的。在同樣的污染受潮和同樣的電壓下，如果絕緣子的泄漏距離較長(zhǎng)，泄漏電流增長(zhǎng)就比較快，泄漏距離越長(zhǎng)，電弧的弧徑就越長(zhǎng)，閃絡(luò)就難以發(fā)生。如果絕緣子的泄漏距離小，放電容易跨接兩端電極，從而發(fā)展閃絡(luò)。

（3）爬距及空氣間隙不夠，爬距和空氣間隙不足是開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞事故的根本原因。特別是手車柜，為了縮短柜體尺寸，大幅度減小裝于柜內(nèi)的斷路器，隔離插頭相間或?qū)Φ鼐嚯x，卻未采取有效的保證絕緣強(qiáng)度的措施。

（4）雷電過電壓造成開關(guān)柜閃絡(luò)，在電力系統(tǒng)，由雷云放電引起過電壓造成開關(guān)柜爆炸的事情時(shí)有發(fā)生。

（5）接點(diǎn)容量不足或接觸不良，發(fā)熱導(dǎo)致開關(guān)柜起火。當(dāng)接點(diǎn)容量不足或接觸不良時(shí)，該處局部溫度升高，嚴(yán)重時(shí)燒斷該處載流部，引起對(duì)地或相間閃弧，造成絕緣閃絡(luò)。

調(diào)查顯示，電力設(shè)備的多數(shù)故障是絕緣性故障。電應(yīng)力作用引起絕緣劣化，導(dǎo)致絕緣故障，在機(jī)械力、熱和電場(chǎng)的共同作用下，最終也會(huì)發(fā)展為絕緣性故障。

如圖所示，1989-1997年全國(guó)開關(guān)柜事故統(tǒng)計(jì)顯示，35.47%的開關(guān)柜事故是由于開關(guān)柜絕緣事故所導(dǎo)致，這給開關(guān)柜的安全運(yùn)行和電力系統(tǒng)的可靠供電帶來了極大威脅，是電力設(shè)備生產(chǎn)部門和電網(wǎng)運(yùn)行單位均十分關(guān)注的熱點(diǎn)問題。2004年，我國(guó)高壓開關(guān)絕緣故障分類統(tǒng)計(jì)情況如下：當(dāng)年全國(guó)共發(fā)生各類開關(guān)絕緣故障56次，占開關(guān)故障總數(shù)的14.3%，其中126-550kV開關(guān)絕緣故障占26.8%；10-40.5kV開關(guān)絕緣故障占73.2%。由此可見，開關(guān)柜故障是開關(guān)故障的主要形式，而絕緣故障又是開關(guān)柜故障的重要原因之一。目前，為獲取高壓開關(guān)柜內(nèi)的絕緣信息，通常進(jìn)行離線的周期性試驗(yàn)。由于檢測(cè)是在停電狀態(tài)下進(jìn)行的，因而無法展現(xiàn)絕緣狀態(tài)在電場(chǎng)、熱場(chǎng)和機(jī)械應(yīng)力作用下發(fā)生漸變而劣化的過程，進(jìn)而不能對(duì)開關(guān)柜的維護(hù)檢修提供合理的建議，造成了大量的人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)，甚至造成誤判，形成大的停電事故。為彌補(bǔ)周期性試驗(yàn)的缺陷，新近發(fā)展起來的在線監(jiān)測(cè)方法己受到國(guó)內(nèi)外研究人員和工程技術(shù)人員的重視。在線監(jiān)測(cè)方法可以實(shí)時(shí)獲取絕緣的電氣、熱、光學(xué)、化學(xué)或形變等信息，通過通訊系統(tǒng)將上述信息傳輸至控制中心，采用特定的計(jì)算機(jī)輔助算法，剝離無效的噪聲信息，得到實(shí)實(shí)在在反映絕緣性能的有用信號(hào)，并對(duì)絕緣狀態(tài)的好壞進(jìn)行甄別。盡管在線測(cè)溫技術(shù)，在線測(cè)位移技術(shù)等己在高壓開關(guān)柜中獲得應(yīng)用并取得了不錯(cuò)的效果，但其測(cè)取絕緣材料劣化過程的能力并不令人滿意。

近年來，基于局部放電在線監(jiān)測(cè)的開關(guān)柜絕緣故障診斷方法不斷被提出和完善。局部放電的幅值、重復(fù)率及放電能量與固體絕緣的老化狀態(tài)有著很好的相關(guān)性，是一種用來表征絕緣狀態(tài)的很好的工具。另外，通過局部放電的在線監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期觀測(cè)開關(guān)柜設(shè)備的絕緣狀態(tài)并且分析局部放電特征量的變化趨勢(shì)，可以了解到開關(guān)柜工作時(shí)所處的安全境地。一旦發(fā)現(xiàn)局部放電幅值或重復(fù)率發(fā)生顯著增長(zhǎng)，即可確認(rèn)開關(guān)柜中發(fā)生較危險(xiǎn)的絕緣故障，需停電進(jìn)行維修。這樣，既為設(shè)備的維修提供了有效的參考建議，也避免了周期性試驗(yàn)的盲目性、信息缺失性和浪費(fèi)。因此，局部放電在線監(jiān)測(cè)具有諸多周期性試驗(yàn)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，成為未來開關(guān)柜絕緣監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)的發(fā)展方向。