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，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，而且造成電場局部集中。開關(guān)柜內(nèi)的“五防”措施不完善，開關(guān)機械聯(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，動穩(wěn)定性能差，在短路電流沖擊下發(fā)生斷裂，造成事故擴大。

（2）環(huán)境條件的影響，開關(guān)柜運行的環(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）是污穢和潮濕兩個因素同時存在于絕緣子的表面，灰塵附在絕緣子表面，在干燥的時候，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)的時間較長，絕緣子及母線積污多了。這時又突然下霧，而下霧的時間較長（一般2-3小時），污穢被霧水充分地潮濕，此時產(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，泄漏電流增長就比較快，泄漏距離越長，電弧的弧徑就越長，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)柜爆炸的事情時有發(fā)生。

（5）接點容量不足或接觸不良，發(fā)熱導(dǎo)致開關(guān)柜起火。當(dāng)接點容量不足或接觸不良時，該處局部溫度升高，嚴重時燒斷該處載流部，引起對地或相間閃弧，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，在機械力、熱和電場的共同作用下，最終也會發(fā)展為絕緣性故障。

如圖所示，1989-1997年全國開關(guān)柜事故統(tǒng)計顯示，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)運行單位均十分關(guān)注的熱點問題。2004年，我國高壓開關(guān)絕緣故障分類統(tǒng)計情況如下：當(dāng)年全國共發(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，通常進行離線的周期性試驗。由于檢測是在停電狀態(tài)下進行的，因而無法展現(xiàn)絕緣狀態(tài)在電場、熱場和機械應(yīng)力作用下發(fā)生漸變而劣化的過程，進而不能對開關(guān)柜的維護檢修提供合理的建議，造成了大量的人力、物力和財力的浪費，甚至造成誤判，形成大的停電事故。為彌補周期性試驗的缺陷，新近發(fā)展起來的在線監(jiān)測方法己受到國內(nèi)外研究人員和工程技術(shù)人員的重視。在線監(jiān)測方法可以實時獲取絕緣的電氣、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，采用特定的計算機輔助算法，剝離無效的噪聲信息，得到實實在在反映絕緣性能的有用信號，并對絕緣狀態(tài)的好壞進行甄別。盡管在線測溫技術(shù)，在線測位移技術(shù)等己在高壓開關(guān)柜中獲得應(yīng)用并取得了不錯的效果，但其測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)測長期觀測開關(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，可以了解到開關(guān)柜工作時所處的安全境地。一旦發(fā)現(xiàn)局部放電幅值或重復(fù)率發(fā)生顯著增長，即可確認開關(guān)柜中發(fā)生較危險的絕緣故障，需停電進行維修。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的盲目性、信息缺失性和浪費。因此，局部放電在線監(jiān)測具有諸多周期性試驗無法比擬的優(yōu)點，成為未來開關(guān)柜絕緣監(jiān)測及診斷技術(shù)的發(fā)展方向。