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10kv开关柜运行过程中的常见故障和解决办法

10kv开关柜结构

矿井采用的 10kv 开关柜总体上是由断路器以及柜体等两大部分组成,其中柜体从物理结构上划分,由母线室、控制室、出线室以及断路器室等部分组成。由于矿井环境较为恶劣,负载较重,对设备运行可靠性有更高的要求。具有的显著特点是空间狭小,结构紧凑。

开关柜

 

10kv开关柜常见故障

随着科学技术的快速发展,10kv 开关柜的质量以及可靠性都得到显著提升,设备的故障率大幅降低。但由于矿井载荷较大,且环境恶劣,同时 10kv 开关柜在高压,大电流环境中工作,设备难以避免出现故障。

10kv 开关柜常见故障中,发热、绝缘以及元器件故障占据到前三位,占比分别为 48.15%,27.78%,11.11%,总计达到 87.04%。这些故障的发生给矿井的供电安全造成的严重的不利影响,必须采用有效的技术措施进行预防治理。虽然机械故障及其他故障虽然占比不大,但出现故障对矿井的正常生产却带来十分不利的影响。

10kv 开关柜故障原因分析

10kv开关柜发热故障

开关柜运行过程,出现发热的主要地点来源于导电回路,具体有接头位置发热,导体发热、涡流发热等部分。若设备的发热量高于开关柜的排热量,就会引起开关柜温度增高,严重时会引起故障。接头发热主要是发生在刀闸接头以及接头位置、互感器连线板等可能存在接触不良的位置,或者由于受到电化学腐蚀,造成设备的接触不良,出现火花或者发热。导体发热主要原因是母线室内的母排发热,母排长期通过较高电流值,当开关柜负荷较大时,母排的发热更为明显。同时受到生产制造技术以及生产条件的限制,制造出来的母排之内难以避免的存在杂质,使得电阻率值增高,也会增加母排的发热量。涡流发热主要是由于负荷电流由于受到开关柜内的钢板隔断作用出现环流,引起发热,负荷电流越大,涡流发热现象越为严重。

10kv开关柜绝缘故障

绝缘放电是导致开关柜出现绝缘故障的主要因素,例如对地闪络、导体相间以及支柱瓷瓶闪络等。当开关柜内的绝缘体或者绝缘体间隙的绝缘强度不足以满足绝缘要求时,在高压环境运行过程中出现放电现象,严重时会出现直接穿透绝缘体的情况,出现绝缘故障。矿井 10kv 开关柜的运行环境较为恶劣是出现绝缘故障的一个重要原因,最典型的就是出现污闪现象。矿井环境中存在有大量的粉尘,由于日积月累造成开关柜内部的绝缘子、套管等部件存在较多污秽,当空气湿度较大时且绝缘子支护与泄漏点位置较近,极其容易出现污闪。

10kv开关柜元器件故障

开关柜内的有许多精密元器件,这些设备在长时间的高负荷运转下容易出现故障。其中,带电显示器出现故障的概率较高,很多矿井 10kv 开关柜带电显示器处于故障状态,形同虚设,现场无法进行使用 ;导致电压互感器出现故障主要是因为有设备的安装调试、设备本身品质、设备过压以及二次侧出现短路等 ;避雷器故障主要原因是密封失效、瓷套污染、设备运行时间长阀片出现老化。当密封失效时就会引起外界环境中的水分、粉尘进入到避雷器内部,造成绝缘劣化,加速阀片的老化进程,同时当瓷套被污染之后引起电阻片内部电压分布不均衡,电阻片老化加剧。

10kv开关柜机械故障

开关柜出现机械故障最为常见的有拉杆断裂、操作部件弯曲变形(或者局部断裂)、传动插销破断、拉杆断裂等,这些机械故障会引起连接杆出现脱落,造成开关柜内部线路短路,单相接地事故,严重时会导致整个开关柜操作不灵敏,甚至出现开关不能闭合或者断开情况。除了以上故障,开关柜出现其他故障的主要有操作、维护人员误操作或者蛇、老鼠等进入到开关柜,造成设备出现短路。

10kv开关柜常见故障的处理措施

做好设备安装以及调试工作

在 10kv 开关柜运送到矿井地面变电所时就强化安装以及调试工作,以便为设备后续持续稳定的运行奠定基础。开关柜完整的调试是对设备故障进行初步排除的重要手段。在对开关柜进行调试时需要对设备内部的绝缘间隙是否符合要求、传动是否出现卡涩,以及其他不符合要求的情况进行排除,为日后设备运行创造良好条件。当设备安装调试过程中发现设备故障时,安装调试人员应立即向矿井管理人员进行报告,并与设备生产厂家进行沟通处理。

提高开关柜绝缘性能

由于矿井所处的环境较为恶劣,设备工作负荷高,同时需要长时间的在高压环境下工作,给开关柜绝缘性能提出了更高的要求。矿用10kv开关柜应在制作材料在选定的初期就应重视设备的绝缘性能,高标准、高质量材料才能使得开关柜更好的工作,并降低设备出现绝缘故障的概率。在选择开关柜时首先应选择绝缘性能更佳的有机绝缘材料制作的开关柜,同时开关柜内部使用的元器件最好是绝缘性能佳,且中间有阻燃隔板,电压互感器应特别注意伏安特性。对于服役时间较长的开关柜,应注意设备的清理工作,尽量降低由于灰尘引起开关柜出现故障的可能性。

做好开关柜密封

开关柜密封性能与开关柜能否安全运行有较大关联,密封良好是保证开关柜安全高效运行的一个重要条件。首先应加强开关柜内部分隔的保护程度。开关柜内部结构主要有断路器、母线以及电缆等,这些部件采用阻燃绝缘隔板分割成一个个小室,若一个小室出现故障不会连带引起临近的小室出现故障,防止故障扩大。设备内部采用的插头应加绝缘罩,以便保护设备的操作维护人员的神人安全。

在开关柜机械动作方面,需要严格按照规定进行观察,发现问题时及时进行更换。

强化开关柜的定期维护管理根据矿井实际情况,加强对开关柜的维护管理。根据设备的具体型号以及使用年限,制定合理的设备检修、维护保养计划,在具体的实行过程中应在遵循规章制度的前提下,根据设备的实际情况进行有针对性的维护保养。在对设备进行维护保养时注重观察开关柜是否出现异味、颜色、声音、震动等情况是否出现异常。当发现上述问题后,就需要对开关柜进行全面的排查。

加强对开关柜的巡查,及时掌握开关柜的运行状态。在对开关柜进行巡查过程中,做到认真、细致,有时开关柜内一个微小的放电就可能到下一次巡查时变成绝缘事故。同时采用红外设备对开关柜内部导电线路、连接处等容易出现温度异常的不问进行检测,一旦检测出异常就应适当降低该开关柜的工作负荷,避免温度进一步的提高,造成故障。

制定防范措施

对于误操作导致10kv 开关柜出现故障,矿井一方面应制定可靠完善的规章制度,并严格实行,另一方面加强对开关柜检修、维护等人员的培训,提高业务水平,以及防范误操作的能力。在对开关柜进行日常的巡查中,发现问题应及时上报进行处理。

10kv开关柜在矿井中的应用较为广泛,同时由于矿井环境恶劣,开关柜长期处于高负荷运转,在运行过程中出现的问题以及故障的类型也是多种多样。因此,笔者对矿井近些年来常见的开关柜故障进行统计,总结出常见的故障类型,并有针对性从开关柜安装以及调试、提高开关柜绝缘性能、做好开关柜密封、强化开关柜的定期维护管理、制定防范措施等方面提出处理措施,以减少10kv开关柜出现故障的可能,提高矿井供电安全。

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