10kV配电柜典型设备风险及防范措施

1、    10kv配电柜典型设备风险及防范措施    朱刚柔摘 要：针对10 kv配电柜（下面简称“配电柜”）的运行需求，结合其结构组成、运行和管理环境对其生命周期中的风险进行了分析，并提出了一些故障防范措施。通过对配电柜关键危害因素的控制，达到预防设备故障，提高运行过程中的安全稳定性，并在发生故障时，能够快速查找并修复的目的。最后提出了设备智能运行和管理的新方向。关键词：10 kv配电柜；生命周期；设备风险；防范措施：tm642 ：a doi：10.15913/ki.kjycx.2015.03.0771 现状随着城市用地紧张，承包商成本、负荷的逐年递增和

2、人们安全用电需求等客观因素的影响，10 kv配电线路设备的运行环境逐步由开放向封闭环境转变。在设备生产环节，配电设备逐步向大容量、高分断、小型化、精密化、拓展功能多样化发展。在运行环节，配电设备的运行环境劣化，突发问题与安全可靠运行需求之间的矛盾日益突出。配电柜作为10 kv线路的重要组成部分，承担着正常线路的投入、退出以及故障的排除等功能，对线路起着保护作用，目前也面临着类似的处境，所以要综合控制关键因素，加强对设备风险的分析，提高故障排查和防范能力。2 10 kv配电柜常见危害与风险10 kv配电柜主要由柜体（包括柜体、母排、接地）、开关操作机构、二次线路和监控机构三大部分构成。配电柜种类

3、分为固定式和抽出式两种。根据设备生命周期的定义，配电柜的生命周期主要经历设计、制造、运输、安装、运行、报废六个阶段。造成配电柜危害主要有设计安装不当、绝缘损坏、操作机构失灵、安全净距离不足、散热不足、过负荷、二次线路损坏、雷击或者过电压、人为操作不当等原因。以下就设备本身、外环境造成的较为典型的几类故障进行风险分析。2.1 柜体结构风险目前，配电柜柜体普遍由冷轧钢板制成，厚度在1.5 mm以上。有效保障配电柜的强度，在柜体表面进行喷漆处理，有助于保护配电柜不被腐蚀。内部利用导轨来安装电气元件，保证接线端子与金属外壳之间有足够的距离。安装母排时，应用阻燃液等绝缘材料对其进行固定，以满足耐火耐热要

4、求。在设计和制造阶段，设计和制造商出于降低制造成本和节约空间考虑，柜内空间往往偏小，限制了电气元件安装、运行的空间，安全净距离小，所以柜体本身存在的故障风险相对较低，但也留下了较大的安全隐患。2.2 操作机构和电气元件风险在配电柜中，各级真空断路器是进出线的主开关，起着分合负荷的作用。一些小型的断路器具有短路或保护其他用电器的作用，漏电断路器可以对漏电设备进行保护，配电柜中的内装元件一般选用符合国家相关规定的元件，以尽量减少故障的发生。操作机构和电气元件风险主要有：在配电柜运行的初期阶段，最容易发生故障的就是前后级保护特性协调环节。其次，在制造阶段，配电柜大多是中置式，但在安装以后，箱体处于密

5、封状态，散热性不是很好。另外，如果安装电气元件时采用的是并排模式，那么就与正常情况下所要求的条件不符。在运行阶段，由于运行时间过长、操作频繁等原因，操作机构失效、元件和绝缘老化（例如开关失灵、触点松脱、开关等元件老化）往往是造成配电柜故障的主要原因。在运行阶段，由于积尘、潮湿、腐蚀等原因，也会造成故障。避雷器、电缆头等附件，由于制作质量、施工质量问题，造成故障的概率也非常大，所以操作机构和电气元件存在的故障风险较高。2.3 导体连接风险一方面，配电柜内部的一次和二次连接导体本身要有足够的机械和电气强度、绝缘性；另一方面，设置接地的导体对每一个回路中的保护接地线来说，都要连接到汇流排中，并做好相

6、应的标志。断路器的发热与导体之间有着紧密联系，由于配电柜中的封闭性较高，导致散热性能不好，所以在工作过程中温升就比较快，从而难以确保导体正常的工作环境。在运行阶段，长期受高温运行环境和电冲击等因素的影响，容易造成绝缘损坏，最终造成故障，所以导体连接存在的故障风险也不容忽视。2.4 外环境风险对于配电柜，外环境存在着雷击和操作过电压（内部过电压）危害，操作过电压一般是由电气事故或者电气误操作所引起的，其中，操作过电压可升高到正常相电压的25倍，雷击或其感应电压可达上百万伏，虽然有接地保护，但一旦配电柜中绝缘性能较差的部位遭受瞬间过电压，也很容易造成故障。配电柜接地系统一般是固定的，很少出现损坏并

7、引发故障。配电网系统中经常会出现人为的电气误操作事故，所以预防电气误操作，需要系统性地规范配电柜的安装设置、运行、操作管理。3 10 kv配电柜故障防范措施3.1 提高10 kv配电柜绝缘性能首先，配电柜必须进行电气试验，在竣工验收合格后，才能正式投运。其次，有时候配电柜中所安装的电气元件与电网中需要的参数不相符，既不利于组合，还有可能降低绝缘性能，因此在各级开关的选用上，要注意其过流能力，防止过流跳闸或者长期工作烧毁。另外，对于绝缘体的设计，除了要满足工作过程中应承受的强度要求之外，还需要承受得住工作过程中的电压。3.2 优化运行环境在设计阶段，考虑到空间小、散热不足等环境危害因素的影响，要

8、在条件允许的情况下，优先选用空间足够大的配电柜。虽然柜体、元件都是耐火耐热材料，但在长期高温、高电压的工作环境下，材料容易发生疲劳和老化，所以及时散热非常重要，尽量优先选用具备散热功能的配电柜。在运行阶段，由于积尘会影响设备散热、造成绝缘层腐蚀，所以在线路停电检修期间，要及时对配电柜进行除尘，使用酒精重点将母排、操作机构等部位擦拭干净。3.3 实施风险评估与利用工程改造由于在配电网设备中，配电柜的造价、维护成本相对较高，更新换代也相对较慢，所以目前配电网中不同厂家、不同类型的配电柜都有，质量参差不齐，这是配电网安全运行的薄弱环节之一。在运行阶段，除对旧配电柜每年开展常态设备状态评价外，在高温高

9、负荷、保供电等特殊时期，有必要对其开展有针对性的风险评估工作，配套开展测温、测负荷、局部放电测试等检查工作。对于设备风险级别较高的，要采取适当的临时措施，并制订更换计划。另外，定检预试工作往往容易被忽略，根据规定，配电柜试验周期为母线联络断路器柜、主变低压侧断路器柜、电容器组断路器柜每3年1次，其余每6年1次。3.4 完善防误操作装置为防止电气误操作，现在所使用的配电柜中安装了各种各样的防误装置，防误操作装置的设置与管理要始终贯穿配电柜的整个生命周期。对规范防止电气误操作闭锁装置的现场运行管理，防误操作装置的管理措施包括：防误装置维护，防误装置验收、投运和停运，防误装置台账及技术档案，现场运行的巡视管理，正常操作解锁、特殊情况下解除防误闭锁装置的报告和许可。3.5 实现设备与操作的规范化配电柜作为配电网的重要组成部分，在设备设置、管理与操作上有着严格的要求。一方面，在设备的安装、运行阶段，要满足安全、健康与环境的规范化要求，实现设备安装位置、接线方式、标识、档案资料、巡视、维护、消缺、改造的规范化；另一方面，在运行阶段，电气操作要严格遵守规章制度，完善防止误操作的各项规章制，提高操作人员的敬业精神、技术能力和心理素质。4 结束语随着智能配