10KV电力系统中的高压开关柜的改进探讨

   高压开关柜是以高压开关为主的成套电器装置,用于配电系统,作接收与分配电能之用,对线路进行控制、测量、保护及调整,是电力系统中重的电气设备。在电力系统中,l0k V 高压开关柜的应用极其广泛。在使用过程中存在着许多故障和问题,本文主针对此类问题进行设计上的改进探讨。 
  一、高压开关柜存在的问题分析 
  高压开关柜在运行过程中存在的问题主包括以下几个方面绝缘问题、接触不良、材料质量、部件老化、拒动和误动故障、爬距和空间间隙不足等。 
  1、绝缘问题 
  不同的生产厂家所制造出来的产品的配置都不太一样。手车等实际运行中,不可避免地会受到一些诸如潮湿空气、尘土污秽等的外部影响, 如果再正值它们处于长期运行中时突然受到一次事故的冲击,则极有可能会降低它们的绝缘性能,进而对人们的安全构成威胁。在低于10kV 电压等级的成套设备中,主回路或联络桥采用不同规格的铜排,有的还另外增加诸如热缩管、冷缩管等的绝缘层来增加安全性。在长期运行过程中,负荷较大的铜排长时期发热,导致了它们绝缘层的老化、脱落,甚至可能会发生一次相间直接放电的事故。 
  2、接触问题 
  断路器作为10kV 开关柜中的一次主体设备,它直接承受着大电流、高电压,是安全稳定运行的关键性设备。运行当中的断路器接触不良现象主是发生在静触头与动触头二者间的连接点上。其原因大致为柜体的机械强度不够,当短路电流流经开关的时候,在电动力的作用下而导致柜体与开关之间发生位移,从而致使触头间接触电阻急剧增大,而产生电弧,甚至会引起爆炸;静触头或动触头在长期的使用过程当中,因为它们之间相互的机械磨损而导致接触点或面的减少,从而造成触头之间接触不良的现象;在工人安装时或运行人员在操作小车的开关时,动静触头插入得不够深,而致使接触电阻较大。 
  3、材料质量 
  设备和材料的质量不能说直接决定了能否安全发电或供电,但至少可以说它是重因素之一。造成手车柜的隔离触头因接触不良而导致的电弧故障的原因之一即是隔离触头的质量不高。绝缘子头部内部绝缘强度相对较低,环氧绕注电互感器和酚醛环氧玻璃绝缘子的质量差,与瓷绝缘相比,该类绝缘的憎水性差,表面比较粗糙,从而容易造成尘埃积聚、受潮,进而导致绝缘的老化速度加快。甚至有时在正常运行的电压下,会产生爬电,并最终发展成为对地闪络等。 
  4、部件老化 
  在当前普遍使用的真空断路器中,真空泡在进行正常的运行操作时,电流值比较小,但是当它在因短路故障断开或重合时,电流值则比较大。真空泡在真空度明显降低或者在运行中受损后,真空断路器的整体性能就会随之降低,当出现事故时就容易发生爆炸事故。同时变电站的高压柜,在系统负荷增加后,系统的短路电流和容量也会随之增加,从而当真空断路器的额定电流不能满足系统的求时,也容易在系统发生短路时出现故障问题。另外,避雷器在长期运行当中,由于它外面的密封被破坏而造成避雷器内部进水或者因人们操作不当而损伤了避雷器内部构件等原因,而导致运行当中的避雷器老化、变质,性能减退,这成为导致安全事故的重诱因。 
  5、拒动和误动故障 
  拒动、误动为高压柜最常见的故障问题,其表现形式有两种。一、由于操动机构以及传动系统的机械故障而造成。它的具体表现为卡涩,部件变形或位移,脱扣失灵等。另一类是由电气控制及辅助回路所造成。它表现出来为保护不能正常工作,端子松动,接线错误等故障。 
  6、爬距和空间间隙不足 
  爬距和空气的间隙太小是造成开关柜发生绝缘损坏事故的根本原因。比如手车柜,人们为了缩短柜体的尺寸,而大幅地减小装于柜内的断路器,隔离插头相间或对地的距离,但却未曾采取能够有效的保证绝缘强度的措施,从而造成一类安全事故的发生。 
  二、改进措施探讨 
  为了有效防止以上缺陷的发生,我们应在设计选型、确保安全最小净距、爬电比距、提高继电保护对运行方式变化的适应能力等方面采取有效措施,减小故障的发生率。 
  1、设计选型 
  在进行初期的设计过程中,充分加强柜体、断路器等一次原器件的选型,充分考虑其动稳定性、热稳定性等的运行指标,并且合理的布置柜体内的元器件,从而为设备制造提供典型的设计方案。对于像变电站、开闭站等重用户,VSl 断路器的核心部件,必须采用进口材料,进一步增大安全指数。 
  2、确保安全最小净距 
  配电装置一定确保安全最小净距,相间及对地空气间隙,不能小于125mm。对于复合柜,有些柜体尺寸比较小,不能够保证相间空气间隙的,母线加阻燃热缩绝缘套可用排热缩管,复全热缩绝缘带及绝缘防护罩等,当采用复合绝缘结构时特别注意绝缘材料介电常数配合。这样,既能够有效地防止人身伤亡事故的发生,又同时可以防止盐雾污闪以及有害气体对母线的腐蚀。 
  3、爬电比距 
  为了追求高可靠性,我们在设计高压开关柜的时候注意使高压开关柜中的各组件及其支持绝缘件的外绝缘爬电比距对于纯瓷绝缘为18mm/kV,对于有机绝缘为20mm/kV。由于这一求比较高,很多常规的元器件常常无法满足求,因此就需向元器件生产厂家专门. 
  定制,以满足求。 
  4、提高继电保护对运行方式变化的适应能力 
  在不影响继电保护效果的前提下,尽力提高继电保护对运行方式变化的适应能力显得尤为重。提高开关触头的开断速度,削弱游离作用,以求减少由电弧故障所造成的损失。断路器容量不足,继电器非选择性动作等应该通过及时更换和重新整定计算来使它们最终能够符合求。 
  通过对10kV高压开关柜运行过程中发生的故障进行了分析,并在分析的基础上进一步提出了一系列旨在防止这些故障发生的技术措施,希望能对进一步提高10kV 高压开关柜的设计水平,保障电力系统的平稳、安全运行。 
  参考文献 
  1钱祥忠.高压开关柜内接头温度在线监测系统的设计J.仪表技术与传感器 2007.2. 
  2杨武,荣命哲,丁丹,陈德桂,贾申利.高压开关柜的在线监测和故障诊断J.电工技术杂志2001.3.