10 kV真空开关柜的故障及预防
2007-07-04 10:34:28 来源：
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电力18讯：
福建云霄县电力公司
10 kV开关柜是配网系统的主要设备,其安全可靠运行对配网系统的稳定起着关键作用。目前，10 kV开关柜产品均比较成熟，但在实际运行中仍发现存在着部分缺陷，严重影响着开关柜的安全运行。现就110 kV云陵变电所10 kV开关柜在实际运行中出现的故障加以分析并提出相应的预防措施。
1 10 kV真空开关柜简介
110 kV云陵变电所使用的10 kV开关柜是全封闭压缩式真空开关柜，共有24柜。开关柜型号XGN2-10/ZD-08Q,装配一台ZN28-10A型真空断路器,两台GN30-10型户内高压旋转式隔离开关，操作机构配用CD17B型电磁操作机构。开关柜的出线方式分架空出线和电缆出线两种方式,架空出线利用铝排和穿墙套管实现连接,而电缆出线则是采用95mm2交联电缆实现开关柜与出线构架的连接。
2 10 kV真空开关柜的故障及原因
110 kV云陵变电所自1998年8月份投运以来，10 kV真空开关柜发生了较多的故障，使开关柜受到不同程度的损坏，造成了较大面积的停电。开关柜的故障可分成电气绝缘故障和机械故障，故障较多的有以下四种类型：真空开关柜装配的隔离开关支柱绝缘子爬距不够造成的表面闪络短路；真空灭弧室真空度泄漏导致的绝缘击穿；电缆出线柜避雷器安装地点的不恰当导致雷电季节的三相对地放电短路；梅雨季节真空开关柜绝缘支撑杆受潮劣化造成的开关整体绝缘电阻下降。
2.1 隔离开关支柱绝缘子爬距不够造成的表面闪络短路
真空开关柜属于全密封压缩式的设计模式，隔离开关在其分闸时带电部分对地绝缘距离实际为125 mm，其支柱绝缘子的对地垂直距离为13 cm，爬距净值经测试为18 cm，均处于10 kV要求的安全距离的下限。实际运行情况表明，在干燥的运行环境下，这样的爬距净值并不会造成闪络；但南方潮湿气候类型，在春夏两季，雨水较多，空气湿度很大，加上10 kV开关柜又安装于一楼，支柱绝缘子表面的凝露潮湿降低了爬距净值。当发生瞬间的操作过电压或雷击感应过电压时，绝缘子表面的闪络随之发生。一旦发生多相支柱绝缘子严重的对地闪络放电，即形成两相或三相接地短路。由于短路范围属于开关柜本体保护出口，本柜保护无法动作跳闸，须由后备保护经一定延时才可将故障切除。在继电保护延时的时间里，灼热高温的电弧已将开关柜毁坏，如连接铝排烧熔，支柱绝缘子裙套削平，真空灭弧室烧裂等。
2.2 真空灭弧室真空度泄漏导致的绝缘击穿
真空灭弧室是真空断路器正常运行时切断负荷电流和在线路发生故障时切断故障电流的主要元件，它的工作原理是依靠真空灭弧室内部的高度真空在电流过零时对分合闸产生的电弧进行灭弧，从而达到切断电流的目的，因此真空灭弧室的真空度是真空断路器工作的关键所在。由于真空灭弧室是依靠机械手段安装于断路器的上下支架之间，上下支架由两条绝缘支撑杆连接以加强应力强度，加上支柱绝缘子，拉合绝缘杆，主轴以及动作拐臂等元件组成一相真空断路器。真空断路器的分合动作与其轴向的装配紧密程度是影响真空灭弧室真空度的主要原因。如果真空断路器动作较为频繁（如电容器柜），加上真空断路器轴向装配上下偏移度较大，则真空灭弧室泄漏就会很明显。一旦真空度泄漏至无法在拉合电流时做到灭弧，该真空灭弧室即报废须予以更换。否则因电弧不能熄灭将在真空灭弧室里产生高温高压气体，导致真空灭弧室爆裂的严重后果。
2.3 避雷器安装地点不恰当导致三相对地放电短路故障
10 kV开关柜出线分架空出线和电缆出线两种方式。从投运至今的六年时间里所统计的运行情况来看，电缆出线的开关柜故障率远高于架空出线开关柜，在南方6～9月份雷雨季节期间特别明显。经过认真分析，发现故障的发生均由出线避雷器引起。开关柜为全封闭压缩式，其机械尺寸及电气安全距离均采用最低限度尺寸，对于架空出线而言，不存在这种问题，因其出线避雷器安装在出线构架上。而电缆出线开关柜则不同，由于开关柜空间狭小，电缆头与铝排、出线避雷器一起安装于开关柜后，带电点与开关柜柜后门距离只有15～16 cm，当雷电波沿线路侵入时，由于避雷器安装于开关柜内，无法将雷电波隔绝于开关柜外，只能在开关柜内消除，瞬间强大的雷电流在开关柜内引起三相接地短路。由于短路是本开关柜出口短路，本柜继电保护无法动作将故障切除，经一定延时后由上一级保护动作将故障切除，在保护动作时间内三相短路电弧足可将整柜开关柜烧毁。
2.4 绝缘支撑杆受潮导致整体绝缘电阻值下降故障
ZN28-10A型真空断路器的上下支架由两条绝缘支撑杆支撑以加强应力强度，而上下支架是导电体，要实现真空断路器的拉合闸以切断电流就要求与其并联的绝缘支撑杆必须是完全绝缘的。实践表明正是由于绝缘支撑杆的受潮劣化（该支撑杆是由环氧树脂浇铸而成）造成真空断路器整体绝缘的劣化，导致对真空灭弧室品质好坏的误判。此类故障在南方潮湿的运行环境下常会发生，并且在每次的年检中均可发现
福建云霄县电力公司
10 kV开关柜是配网系统的主要设备,其安全可靠运行对配网系统的稳定起着关键作用。目前，10 kV开关柜产品均比较成熟，但在实际运行中仍发现存在着部分缺陷，严重影响着开关柜的安全运行。现就110 kV云陵变电所10 kV开关柜在实际运行中出现的故障加以分析并提出相应的预防措施。
1 10 kV真空开关柜简介
110 kV云陵变电所使用的10 kV开关柜是全封闭压缩式真空开关柜，共有24柜。开关柜型号XGN2-10/ZD-08Q,装配一台ZN28-10A型真空断路器,两台GN30-10型户内高压旋转式隔离开关，操作机构配用CD17B型电磁操作机构。开关柜的出线方式分架空出线和电缆出线两种方式,架空出线利用铝排和穿墙套管实现连接,而电缆出线则是采用95mm2交联电缆实现开关柜与出线构架的连接。
2 10 kV真空开关柜的故障及原因
110 kV云陵变电所自1998年8月份投运以来，10 kV真空开关柜发生了较多的故障，使开关柜受到不同程度的损坏，造成了较大面积的停电。开关柜的故障可分成电气绝缘故障和机械故障，故障较多的有以下四种类型：真空开关柜装配的隔离开关支柱绝缘子爬距不够造成的表面闪络短路；真空灭弧室真空度泄漏导致的绝缘击穿；电缆出线柜避雷器安装地点的不恰当导致雷电季节的三相对地放电短路；梅雨季节真空开关柜绝缘支撑杆受潮劣化造成的开关整体绝缘电阻下降。
2.1 隔离开关支柱绝缘子爬距不够造成的表面闪络短路
真空开关柜属于全密封压缩式的设计模式，隔离开关在其分闸时带电部分对地绝缘距离实际为125 mm，其支柱绝缘子的对地垂直距离为13 cm，爬距净值经测试为18 cm，均处于10 kV要求的安全距离的下限。实际运行情况表明，在干燥的运行环境下，这样的爬距净值并不会造成闪络；但南方潮湿气候类型，在春夏两季，雨水较多，空气湿度很大，加上10 kV开关柜又安装于一楼，支柱绝缘子表面的凝露潮湿降低了爬距净值。当发生瞬间的操作过电压或雷击感应过电压时，绝缘子表面的闪络随之发生。一旦发生多相支柱绝缘子严重的对地闪络放电，即形成两相或三相接地短路。由于短路范围属于开关柜本体保护出口，本柜保护无法动作跳闸，须由后备保护经一定延时才可将故障切除。在继电保护延时的时间里，灼热高温的电弧已将开关柜毁坏，如连接铝排烧熔，支柱绝缘子裙套削平，真空灭弧室烧裂等。
2.2 真空灭弧室真空度泄漏导致的绝缘击穿
真空灭弧室是真空断路器正常运行时切断负荷电流和在线路发生故障时切断故障电流的主要元件，它的工作原理是依靠真空灭弧室内部的高度真空在电流过零时对分合闸产生的电弧进行灭弧，从而达到切断电流的目的，因此真空灭弧室的真空度是真空断路器工作的关键所在。由于真空灭弧室是依靠机械手段安装于断路器的上下支架之间，上下支架由两条绝缘支撑杆连接以加强应力强度，加上支柱绝缘子，拉合绝缘杆，主轴以及动作拐臂等元件组成一相真空断路器。真空断路器的分合动作与其轴向的装配紧密程度是影响真空灭弧室真空度的主要原因。如果真空断路器动作较为频繁（如电容器柜），加上真空断路器轴向装配上下偏移度较大，则真空灭弧室泄漏就会很明显。一旦真空度泄漏至无法在拉合电流时做到灭弧，该真空灭弧室即报废须予以更换。否则因电弧不能熄灭将在真空灭弧室里产生高温高压气体，导致真空灭弧室爆裂的严重后果。
2.3 避雷器安装地点不恰当导致三相对地放电短路故障
10 kV开关柜出线分架空出线和电缆出线两种方式。从投运至今的六年时间里所统计的运行情况来看，电缆出线的开关柜故障率远高于架空出线开关柜，在南方6～9月份雷雨季节期间特别明显。经过认真分析，发现故障的发生均由出线避雷器引起。开关柜为全封闭压缩式，其机械尺寸及电气安全距离均采用最低限度尺寸，对于架空出线而言，不存在这种问题，因其出线避雷器安装在出线构架上。而电缆出线开关柜则不同，由于开关柜空间狭小，电缆头与铝排、出线避雷器一起安装于开关柜后，带电点与开关柜柜后门距离只有15～16 cm，当雷电波沿线路侵入时，由于避雷器安装于开关柜内，无法将雷电波隔绝于开关柜外，只能在开关柜内消除，瞬间强大的雷电流在开关柜内引起三相接地短路。由于短路是本开关柜出口短路，本柜继电保护无法动作将故障切除，经一定延时后由上一级保护动作将故障切除，在保护动作时间内三相短路电弧足可将整柜开关柜烧毁。
2.4 绝缘支撑杆受潮导致整体绝缘电阻值下降故障
ZN28-10A型真空断路器的上下支架由两条绝缘支撑杆支撑以加强应力强度，而上下支架是导电体，要实现真空断路器的拉合闸以切断电流就要求与其并联的绝缘支撑杆必须是完全绝缘的。实践表明正是由于绝缘支撑杆的受潮劣化（该支撑杆是由环氧树脂浇铸而成）造成真空断路器整体绝缘的劣化，导致对真空灭弧室品质好坏的误判。此类故障在南方潮湿的运行环境下常会发生，并且在每次的年检中均可发现
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