10kv開關柜結(jié)構(gòu)

礦井采用的 10kv 開關柜總體上是由斷路器以及柜體等兩大部分組成，其中柜體從物理結(jié)構(gòu)上劃分，由母線室、控制室、出線室以及斷路器室等部分組成。由于礦井環(huán)境較為惡劣，負載較重，對設備運行可靠性有更高的要求。具有的顯著特點是空間狹小，結(jié)構(gòu)緊湊。

 

10kv開關柜常見故障

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，10kv 開關柜的質(zhì)量以及可靠性都得到顯著提升，設備的故障率大幅降低。但由于礦井載荷較大，且環(huán)境惡劣，同時 10kv 開關柜在高壓，大電流環(huán)境中工作，設備難以避免出現(xiàn)故障。

10kv 開關柜常見故障中，發(fā)熱、絕緣以及元器件故障占據(jù)到前三位，占比分別為 48.15%，27.78%，11.11%，總計達到 87.04%。這些故障的發(fā)生給礦井的供電安全造成的嚴重的不利影響，必須采用有效的技術(shù)措施進行預防治理。雖然機械故障及其他故障雖然占比不大，但出現(xiàn)故障對礦井的正常生產(chǎn)卻帶來十分不利的影響。

10kv 開關柜故障原因分析

10kv開關柜發(fā)熱故障

開關柜運行過程，出現(xiàn)發(fā)熱的主要地點來源于導電回路，具體有接頭位置發(fā)熱，導體發(fā)熱、渦流發(fā)熱等部分。若設備的發(fā)熱量高于開關柜的排熱量，就會引起開關柜溫度增高，嚴重時會引起故障。接頭發(fā)熱主要是發(fā)生在刀閘接頭以及接頭位置、互感器連線板等可能存在接觸不良的位置，或者由于受到電化學腐蝕，造成設備的接觸不良，出現(xiàn)火花或者發(fā)熱。導體發(fā)熱主要原因是母線室內(nèi)的母排發(fā)熱，母排長期通過較高電流值，當開關柜負荷較大時，母排的發(fā)熱更為明顯。同時受到生產(chǎn)制造技術(shù)以及生產(chǎn)條件的限制，制造出來的母排之內(nèi)難以避免的存在雜質(zhì)，使得電阻率值增高，也會增加母排的發(fā)熱量。渦流發(fā)熱主要是由于負荷電流由于受到開關柜內(nèi)的鋼板隔斷作用出現(xiàn)環(huán)流，引起發(fā)熱，負荷電流越大，渦流發(fā)熱現(xiàn)象越為嚴重。

10kv開關柜絕緣故障

絕緣放電是導致開關柜出現(xiàn)絕緣故障的主要因素，例如對地閃絡、導體相間以及支柱瓷瓶閃絡等。當開關柜內(nèi)的絕緣體或者絕緣體間隙的絕緣強度不足以滿足絕緣要求時，在高壓環(huán)境運行過程中出現(xiàn)放電現(xiàn)象，嚴重時會出現(xiàn)直接穿透絕緣體的情況，出現(xiàn)絕緣故障。礦井 10kv 開關柜的運行環(huán)境較為惡劣是出現(xiàn)絕緣故障的一個重要原因，最典型的就是出現(xiàn)污閃現(xiàn)象。礦井環(huán)境中存在有大量的粉塵，由于日積月累造成開關柜內(nèi)部的絕緣子、套管等部件存在較多污穢，當空氣濕度較大時且絕緣子支護與泄漏點位置較近，極其容易出現(xiàn)污閃。

10kv開關柜元器件故障

開關柜內(nèi)的有許多精密元器件，這些設備在長時間的高負荷運轉(zhuǎn)下容易出現(xiàn)故障。其中，帶電顯示器出現(xiàn)故障的概率較高，很多礦井 10kv 開關柜帶電顯示器處于故障狀態(tài)，形同虛設，現(xiàn)場無法進行使用 ；導致電壓互感器出現(xiàn)故障主要是因為有設備的安裝調(diào)試、設備本身品質(zhì)、設備過壓以及二次側(cè)出現(xiàn)短路等 ；避雷器故障主要原因是密封失效、瓷套污染、設備運行時間長閥片出現(xiàn)老化。當密封失效時就會引起外界環(huán)境中的水分、粉塵進入到避雷器內(nèi)部，造成絕緣劣化，加速閥片的老化進程，同時當瓷套被污染之后引起電阻片內(nèi)部電壓分布不均衡，電阻片老化加劇。

10kv開關柜機械故障

開關柜出現(xiàn)機械故障最為常見的有拉桿斷裂、操作部件彎曲變形（或者局部斷裂）、傳動插銷破斷、拉桿斷裂等，這些機械故障會引起連接桿出現(xiàn)脫落，造成開關柜內(nèi)部線路短路，單相接地事故，嚴重時會導致整個開關柜操作不靈敏，甚至出現(xiàn)開關不能閉合或者斷開情況。除了以上故障，開關柜出現(xiàn)其他故障的主要有操作、維護人員誤操作或者蛇、老鼠等進入到開關柜，造成設備出現(xiàn)短路。

10kv開關柜常見故障的處理措施

做好設備安裝以及調(diào)試工作

在 10kv 開關柜運送到礦井地面變電所時就強化安裝以及調(diào)試工作，以便為設備后續(xù)持續(xù)穩(wěn)定的運行奠定基礎。開關柜完整的調(diào)試是對設備故障進行初步排除的重要手段。在對開關柜進行調(diào)試時需要對設備內(nèi)部的絕緣間隙是否符合要求、傳動是否出現(xiàn)卡澀，以及其他不符合要求的情況進行排除，為日后設備運行創(chuàng)造良好條件。當設備安裝調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)設備故障時，安裝調(diào)試人員應立刻向礦井管理人員進行報告，并與設備生產(chǎn)廠家進行溝通處理。

提高開關柜絕緣性能

由于礦井所處的環(huán)境較為惡劣，設備工作負荷高，同時需要長時間的在高壓環(huán)境下工作，給開關柜絕緣性能提出了更高的要求。礦用10kv開關柜應在制作材料在選定的初期就應重視設備的絕緣性能，高標準、高質(zhì)量材料才能使得開關柜更好的工作，并降低設備出現(xiàn)絕緣故障的概率。在選擇開關柜時首先應選擇絕緣性能更佳的有機絕緣材料制作的開關柜，同時開關柜內(nèi)部使用的元器件最好是絕緣性能佳，且中間有阻燃隔板，電壓互感器應特別注意伏安特性。對于服役時間較長的開關柜，應注意設備的清理工作，盡量降低由于灰塵引起開關柜出現(xiàn)故障的可能性。

做好開關柜密封

開關柜密封性能與開關柜能否安全運行有較大關聯(lián)，密封良好是保證開關柜安全高效運行的一個重要條件。首先應加強開關柜內(nèi)部分隔的保護程度。開關柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有斷路器、母線以及電纜等，這些部件采用阻燃絕緣隔板分割成一個個小室，若一個小室出現(xiàn)故障不會連帶引起臨近的小室出現(xiàn)故障，防止故障擴大。設備內(nèi)部采用的插頭應加絕緣罩，以便保護設備的操作維護人員的神人安全。

在開關柜機械動作方面，需要嚴格按照規(guī)定進行觀察，發(fā)現(xiàn)問題時及時進行更換。

強化開關柜的定期維護管理根據(jù)礦井實際情況，加強對開關柜的維護管理。根據(jù)設備的具體型號以及使用年限，制定合理的設備檢修、維護保養(yǎng)計劃，在具體的執(zhí)行過程中應在遵循規(guī)章制度的前提下，根據(jù)設備的實際情況進行有針對性的維護保養(yǎng)。在對設備進行維護保養(yǎng)時注重觀察開關柜是否出現(xiàn)異味、顏色、聲音、震動等情況是否出現(xiàn)異常。當發(fā)現(xiàn)上述問題后，就需要對開關柜進行全面的排查。

加強對開關柜的巡查，及時掌握開關柜的運行狀態(tài)。在對開關柜進行巡查過程中，做到認真、細致，有時開關柜內(nèi)一個微小的放電就可能到下一次巡查時變成絕緣事故。同時采用紅外設備對開關柜內(nèi)部導電線路、連接處等容易出現(xiàn)溫度異常的不問進行檢測，一旦檢測出異常就應適當降低該開關柜的工作負荷，避免溫度進一步的提高，造成故障。

制定防范措施

對于誤操作導致10kv 開關柜出現(xiàn)故障，礦井一方面應制定可靠完善的規(guī)章制度，并嚴格執(zhí)行，另一方面加強對開關柜檢修、維護等人員的培訓，提高業(yè)務水平，以及防范誤操作的能力。在對開關柜進行日常的巡查中，發(fā)現(xiàn)問題應及時上報進行處理。

10kv開關柜在礦井中的應用較為廣泛，同時由于礦井環(huán)境惡劣，開關柜長期處于高負荷運轉(zhuǎn)，在運行過程中出現(xiàn)的問題以及故障的類型也是多種多樣。因此，筆者對礦井近些年來常見的開關柜故障進行統(tǒng)計，總結(jié)出常見的故障類型，并有針對性從開關柜安裝以及調(diào)試、提高開關柜絕緣性能、做好開關柜密封、強化開關柜的定期維護管理、制定防范措施等方面提出處理措施，以減少10kv開關柜出現(xiàn)故障的可能，提高礦井供電安全。