供配电系统中高压开关柜常见故障分析与处理

高压开关柜是指用于电能分配、计量以及连接电缆的高压配电设备，因其能够起到电路的通断、控制或保护等作用，故被广泛应用于高压供配电系统中。高压开关柜的安全可靠运行是确保供配电作业有序进行的基础，一旦高压开关柜出现故障，往往会造成大范围的停电，影响居民生活和工业生产。由于高压开关柜结构复杂，涉及到断路器、熔断器、各类仪表、保护器等多种元件，故障形式表现多种多样，故障判断和故障处理难度往往较大，本着提高高压开关柜故障判断处理速度、降低停电影响时间等目的，有必要对高压开关柜常见故障和处理方法进行研究。

1  高压开关柜概述

高压开关柜是以断路器为主的电气设备，其是根据电气一次主接线图的相关要求将控制器、保护器等高低压电器以及母线、绝缘子等元件装配在一起形成能够在电力系统中接受和分配电能的一类装置。高压开关柜可根据电网运行要求将部分电力设备或者部分电路网络投入或者退出运行，也可将电力设备或者部分电路网络快速切除，进而确保电力系统的无故障运行，同时也可保证检修人员的安全。

根据断路器的安装方式可将高压开关柜分为移开式和固定式：移开式高压开关柜又称为手车式高压开关柜，柜体内的电器元件主要安装在可抽出手车上，该型高压开关柜互换性较好，可提高供电系统的稳定性；固定式与移开式相反，固定式高压开关柜内的电器元件不可移动，但是操作简单，价格相对低廉，故常被应用于10kV及以下配电系统中。根据安装地点，可将高压开关柜分为户内式和户外式，因受户外环境的影响，户外式高压开关柜型号较少。根据柜体结构，可分为金属封闭铠装式、金属封闭间隔式、金属封闭箱式和敞开式等四种高压开关柜，其中金属封闭铠装式高压开关柜因运行安全可靠性高、互换性好、受地面水平影响小、检修方便、操作简单等原因应用越来越广泛。

2  高压开关柜常见故障分析

2.1  拒动、误动故障

拒动、误动故障是高压开关柜的最常见故障，分析认为该故障产生的原因主要有机械故障和电气故障两方面引起。机械故障是指操动机构或者传动机构出现卡涩，部件出现变形或损坏，分合闸的铁芯、轴销等出现松动或者变形等，这些都会导致开关柜出现拒动和误动；电气故障是指电气控制回路或者辅助回路中的接线不良，端子出现松动，扭转开关和辅助开关不灵活，合闸接触器出现故障等，电气故障相比于机械故障引起开关柜拒动和误动比例要超出50%左右，且电气故障检测和维修难度相对更大。

2.2  合闸、分闸故障

高压开关柜的合闸方式可分为手动式和电动式两种，前者出现的一般是机械故障，后者出现的多是电气故障，手动合闸通过现场处理一般可以处理，电动不能合闸常常是因保护动作、防护故障、电气连锁等引起，这样造成合闸后立即出现跳闸现象，即使转换开关在合闸位置，往往开关也会出现连续性跳闸。分闸故障根据合闸方式分为机械故障和电气故障，机械故障易判断和处理，电气故障多是因控制回路开路、线圈或者辅助开关出现故障引起，可据此进行逐一排查来确定分闸电气故障的种类，并采取措施进行处理。

2.3  储能故障

部分类型高压开关柜具有弹簧储能机构，在开关合闸前需要进行预先储能方能进行合闸。开关柜的弹簧储能机构是由电动机带动齿轮将弹簧拉伸，引起储能机构不能储能的主要原因是机械部件磨损和电气故障，其中以电气故障为主。现场调研发现，电机故障、行程开关调节不当、线路存在开路等均会导致储能机构不能储能，具体表现形式为电机停转、储能不到位等。

2.4  绝缘故障

高压开关柜绝缘故障一般是指绝缘件或者绝缘间隙的绝缘强度小于施加电压时出现绝缘击穿，导致绝缘破坏的一种故障。开关绝缘故障属于电气故障，而绝缘破坏的过程往往具有长期性和隐蔽性特点，对绝缘故障进行分析得出：90%的绝缘故障存在空气绝缘净距离不足，这是导致开关柜绝缘故障的主要原因；62%的绝缘故障存在绝缘件老化，这也是引起绝缘击穿的重要原因；25%的绝缘故障存在绝缘材质差、质量低的问题。同时，高压开关柜检修力度不够，未及时更换问题绝缘件，运行环境差等也是引起绝缘故障的重要原因，因此，可从这几个方面采取措施来杜绝绝缘故障。

2.5  过热故障

对于封闭式高压开关柜，因过流或者电阻增大容易引起过热，过热一般出现在互感器、电缆接头等处，因过流导致的过热容易烧坏夹紧弹簧的螺栓，并促使梅花触头的弹簧变形；电阻增大引起的过热常常会烧毁触头周围绝缘件，导致绝缘击穿，引起电气故障，造成高压开关柜停止运行。

3  高压开关柜故障处理方法

高压开关柜拒动和误动故障较为常见，首先查看机械构件是否出现锈蚀、卡涩和变形、松断等现象，如若存在即可更换相应构件；其次，对接线、端子、转换开关等易出现问题的部件进行检查；最后，对接触器、微动作开关等进行检查。根据检查结果进行部件维修或者更换。

处理合闸和分闸故障时，首先应该对机械故障进行排除，若非机械故障引起，则进行电气故障排查。电气故障引起的开关柜合闸和分闸故障无外乎是继电器出现故障，连锁电路和辅助线路出现通断，合闸线圈没有电压等，可采用试送电的方式进行检测，通过逐一排除假象故障最终确定具体原因。

通过对高压开关柜的储能故障分析，认为可从电机停转、储能不到位等方面进行查找，而引起该问题的主要原因是行程限位高度不合理、电机故障和控制回路故障等，这些故障的直接表现形式为电机停转、储能指示灯不亮、线路出现冒烟和异味等，对于行程限位高度可通过调整行程来实现，用万用表和电流表等排查电机和回路故障，若电机出现问题及时更换电机，若控制回路不能闭合或者控制回路出现断路等及时进行处理。

合理确定空气绝缘净距离，要求相间和相对地的空气间隙≥300mm，带电体至柜门之间的间距≥300mm，如若难以满足该距离，必要时及时更换开关；新柜体内最好不要使用绝缘隔板，如若必须使用时应保证绝缘隔板与带电体间纯空气间隔。加强绝缘检查力度，及时更换绝缘性能差或者出现老化现象的绝缘件，以确保绝缘性能满足开关柜运行要求。另外，要加大进货质量检验，严禁使用材质差、质量低的绝缘件，确保使用的绝缘件表明光滑、无尖角、憎水性强的高性能绝缘件。

发热故障对高压开关柜和供电系统危害甚大，若处理不当极易烧坏各种内部元件，严重时还会导致安全事故的发生。避免发热故障首先严把高压开关柜质量关，加强开关柜的日常检修工作，尤其是对易出现发热部位的部件进行定期检查；其次，应控制过流和过载，降低过载运行次数以防过热问题；最后，应加强过热监测，过热监测可分为手触监测和仪表监测，前者主要通过手摸感知柜体的温度来进行判断过热，后者主要通过安设温度传感器来监测过热，温度传感器灵敏度高，安装简单，已经成为了高压开关柜温度监测的主要手段。

此外，高压开关柜易受外部环境影响，如所处位置空气潮湿容易造成柜体和内部金属体生锈腐蚀，降低设备运行稳定性和使用寿命；柜内空气绝缘净距离过近，若空气潮湿会导致凝露现象发生，严重时还会造成绝缘失效引起设备烧坏现象。故应确保高压开关柜工作环境干燥，必要时可在柜内安装除湿装置。                             

4  结语

高压开关柜是供配电系统中最常用的电气设备，其运行质量是确保供配电系统正常供电的重要基础。但是受到开关柜质量、运行、检修和工作环境等多方面的影响，高压开关柜在运行过程中出现的故障也多种多样，故在处理高压开关柜故障时，只有掌握各类故障产生的内在原因，同时施以有针对性的处理措施方能解决高压开关柜故障。另外，应做到未雨绸缪，应进一步加强高压开关柜的检修和维护力度，可有效降低其故障率，减少供电事故的发生。