开关柜常见故障研究

张志文,潘克菲

浙江太格电力技术服务有限公司 嘉兴海盐 314300

摘要：在电力系统的供电过程中，需要使用各种电气设备将电能稳定、准确地传输到用户终端。高压开关柜是输变电系统的重要组成部分。其主要功能是接收和分配电能，监测、测量、控制、保护电网线路，并对系统进行自动调节和控制，以解决以往电网运行中的各种问题。

关键词：高压开关柜；常见故障；诊断技术

引言

通过与高压开关柜生产、安装、运行单位的通信，对高压开关柜的常见故障进行分析研究，对保证电力系统的供电稳定性具有重要意义。

1、 高压开关设备的应用功能

我国每年需要消耗大量电力，电力需求的增加给电力系统的调度运行带来了困难。高压开关柜应作为电力系统发电、输电、配电等主要环节的控制装置，以保持电力调度系统的高效率。高压开关柜的应用功能如下：

1、开关

在电能传输阶段会遇到各种情况，需要及时开启或关闭系统运行，以确保电能的稳定传输。高压开关柜安装在电力系统中，可起连接和断开两种作用。可根据系统运行的实际要求灵活调整线路的供电状态，降低原用电量。

2、控制

线路的供电和输电状态由整个系统的操作模块控制，避免故障风险对系统社会的影响，提高供配电系统的安全系数。例如，高压开关柜不仅可以疏通和熔断传输的电能，还可以防止可能的风险，并控制其他连接设备的正常动作。

2、 高压开关柜常见故障及其性能分析

1、误操作故障

该故障是高压开关柜的主要故障，其原因可分为两类。一种是操作机构和传动系统的机械故障，具体表现为机构卡涩、部件变形、位移或损坏、开闭铁芯松动、卡涩、轴销松动、跳闸故障等；另一种是电气控制和辅助电路引起的，表现为二次接线接触不良、端子松动、接线错误、机构卡阻或转换开关不良导致分合闸线圈烧损、辅助开关切换不良、操作电源、合闸接触器、微动开关等故障。

1.1控制开关故障或控制电路断路

当控制开关损坏导致电路无法闭合，且控制电路断开导致断路时，电机不旋转，电机两端无电压。搜索方法是用万用表测量电压或电阻。电压测量方法是在控制电路通电时将万用表调整到电压水平。如果存在电压（降压元件除外），则两个测量点之间存在开路。使用电阻测量方法时，注意旁路的通断。如果有旁路并联电路，断开被测线路的一端。

1.2行程开关调整不当。行驶开关是一个限位开关，用于控制电机的储能位置。当电机储能位置到位时，电机电源将被切断。如果限值过高，则机构储能已满。故障现象为电机空转不停，储能指示灯不亮。电机只能通过打开控制开关（HK）停止。当限位调整过低时，电机将在储能充满之前提前停止。由于储能装置不到位，开关无法闭合。调整极限的方法是手动缓慢储存能量，以找到正确的位置并拧紧。

1.3储能电机故障

如果电机绕组烧坏，会有异味、烟雾、熔断等现象。如果电机两端都有电压，电机将不会旋转。碳刷可能会脱落或严重磨损。判断是否为电机故障的方法是测量电机两端的电压和电阻，或更换其他良好的电机。

1.4机械故障

1.4.1机械联锁故障：为了保证开关的正确操作，在开关柜内设置了一些机械联锁。例如，当手推车进出机柜时，开关必须打开。当开关闭合时，隔离开关不能操作。这种故障有多种形式，应沿机械传动路径发现。一般的保护机制相对简单，很少与其他机制相交，并且很容易找到。例如，10-35kV中置开关设备中的断路器手车无法到达工作位置可能是由以下情况引起的：

A、 检查接地开关是否在分闸位置，断路器室内的航空插头和航空插座连接是否可靠。

B、 检查断路器室接地开关的联锁片是否复位。

C、 检查断路器室内的上下阀挡板是否到位。如果未安装到位，调整阀挡板和连杆是否变形或卡住。如果断路器在测试位置的阀挡板已复位，则接地开关确实处于打开位置。此时，需要检查断路器本体两侧的阀挡板滑槽是否处于同一高度。如果它们不在同一高度，则需要调整到同一高度。

D、 检查断路器本体下端右侧活动舌片是否灵活。如果卡住，需要灵活调整。

1.4.2操作机构故障：操作机构故障最常见的位置是极限点偏移。调整方法是改变限位螺栓的长度和开口连杆的长度。

2、绝缘故障

绝缘水平是正确处理各种电压、限压措施和作用在绝缘上的绝缘强度之间的关系。努力使产品安全、经济，获得最佳的经济效益。绝缘方面，主要故障有外绝缘对地闪络和击穿、内绝缘对地闪络和击穿、相间绝缘闪络和击穿、雷电过电压闪络和击穿、瓷绝缘子套管、电容器套管闪络、污闪、击穿、爆炸、吊杆闪络、CT闪络、击穿、，爆炸、瓷绝缘子断裂等。

3、举例开关分合闸故障

3.1保护动作

跳闸开关之前，已分析保护动作。在开关通电之前，电路具有故障保护电路，以使防跳闸继电器工作。开关闭合后立即跳闸。即使转换开关仍处于闭合位置，开关也不会再次闭合并持续跳跃。此外，对于负荷开关柜，如果一次熔断器烧坏，开关不能闭合。

3.2保护失效

目前，高压柜内设置了五种防护功能。对于中央开关柜，要求手推车不在工作位置或试验位置时，断路器不能闭合。也就是说，如果位置开关未闭合，则电气开关无法闭合。这种故障在合闸过程中经常遇到。此时，工作位置灯或测试位置灯不亮。轻轻移动断路器手车，将限位开关关闭至通电状态。如果限位开关偏移距离过大，应进行调整。对于环形主柜，检查开关柜门是否关闭，接地开关是否处于打开位置。

3.3电气联锁故障

高压系统中设置了一些电气联锁装置，以确保系统的可靠运行。例如，在具有两个进线电源的单母线分段系统中，要求只能同时连接两个进线柜和母线耦合器柜的两个开关。如果所有三组都关闭，则有反向动力传输的危险。进线柜的联锁电路与母联柜的常闭触点串联。母线耦合器柜处于off状态时，要求进线柜能闭合。母线耦合器柜的联锁电路与两个进线柜的一个常开回路和一个常闭回路串联，然后并联。这样，可以确保只有当两个进线柜中的一个关闭，另一个打开时，母线耦合器柜才能通电。当高压柜不能电动关闭时，首先考虑是否有电气联锁，不要盲目手动关闭。电气联锁故障一般由操作不当引起，不能满足合闸要求。例如，尽管母联柜的进线柜是一开一合，但打开柜中的手车被拉出，插头未插入。如果互锁电路故障，使用万用表检查故障位置。

三、高压开关柜故障诊断技术研究

1、绝缘性能在线监测

由于因导体接触不良和绝缘问题而造成的故障发生机率高,因此必须采取适当的技术对其进行监测。对于绝缘事故,其潜伏期往往会出现放电现象,因此可以对放电进行监测,从而得到相关的故障信息。我国常用的监测方法主要有2种, 分别是介质损耗角正切在线监测和交流泄漏电流在线监测,另外,目前使用射频法进行在线监测的研究也取得了初步进展。

2、温度在线监测

温度在线监测对象包括断路器触头温度和母线连接处温度两部分。由于高压断路器触头工作在高温、强磁场、高电压及强电磁干扰的环境中,因此要完成对其温度的监测就必须解决电子测量装置在恶劣环境条件下的适应性问题。当前监测方式主要采用主动式测温和被动式测温两种形式,前者是通过在被测点敷设温度传感器来对温度进行直接测量,而后者则是通过接收测量点辐射出的红外光波来确定测量点温度。

3、电气性能在线监测

电气性能在线监测内容包括灭弧室真空度、断路器开断电流等。目前国内对灭弧室真空度的在线监测方法较多, 主要有电阻应变片法、三相桥法、电弧电压法、藕合电容法、光电变换法、微型冷阴极磁控计法等。对于断路器开断电流的监测是通过大小不同的开断电流下形成的等效磨损曲线,统计各电流开断时对应的相对电磨损程度,结合允许开断满容量次数及额定短路开断电流来标定各断路器的允许电磨损总量。

结束语

总之，高压开关柜的正常运行对整个供电系统的稳定运行至关重要。高压开关柜一旦发生故障，不仅会增加电力系统的建设和运行成本，还会对运行技术人员的生命安全构成威胁。因此，相关人员应熟悉高压开关柜的故障表现，了解其使用规范，掌握常见故障的监测方法，以便分析研究故障解决方案，确保高压开关柜的正常运行。

参考文献

[1]户内高压开关柜订货技术条件.DL404-91.中华人民共和国行业标准[S].

[2]宋杲，顾霓鸿.高压开关设备运行及故障分析[J].供用电，2007，2.