10kv開關(guān)柜結(jié)構(gòu)

礦井采用的 10kv 開關(guān)柜總體上是由斷路器以及柜體等兩大部分組成，其中柜體從物理結(jié)構(gòu)上劃分，由母線室、控制室、出線室以及斷路器室等部分組成。由于礦井環(huán)境較為惡劣，負(fù)載較重，對設(shè)備運行可靠性有更高的要求。具有的顯著特點是空間狹小，結(jié)構(gòu)緊湊。

10kv開關(guān)柜常見故障

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，10kv 開關(guān)柜的質(zhì)量以及可靠性都得到顯著提升，設(shè)備的故障率大幅降低。但由于礦井載荷較大，且環(huán)境惡劣，同時 10kv 開關(guān)柜在高壓，大電流環(huán)境中工作，設(shè)備難以避免出現(xiàn)故障。

10kv 開關(guān)柜常見故障中，發(fā)熱、絕緣以及元器件故障占據(jù)到前三位，占比分別為 48.15%，27.78%，11.11%，總計達(dá)到 87.04%。這些故障的發(fā)生給礦井的供電安全造成的嚴(yán)重的不利影響，必須采用有效的技術(shù)措施進(jìn)行預(yù)防治理。雖然機(jī)械故障及其他故障雖然占比不大，但出現(xiàn)故障對礦井的正常生產(chǎn)卻帶來十分不利的影響。

10kv 開關(guān)柜故障原因分析

10kv開關(guān)柜發(fā)熱故障

開關(guān)柜運行過程，出現(xiàn)發(fā)熱的主要地點來源于導(dǎo)電回路，具體有接頭位置發(fā)熱，導(dǎo)體發(fā)熱、渦流發(fā)熱等部分。若設(shè)備的發(fā)熱量高于開關(guān)柜的排熱量，就會引起開關(guān)柜溫度增高，嚴(yán)重時會引起故障。接頭發(fā)熱主要是發(fā)生在刀閘接頭以及接頭位置、互感器連線板等可能存在接觸不良的位置，或者由于受到電化學(xué)腐蝕，造成設(shè)備的接觸不良，出現(xiàn)火花或者發(fā)熱。導(dǎo)體發(fā)熱主要原因是母線室內(nèi)的母排發(fā)熱，母排長期通過較高電流值，當(dāng)開關(guān)柜負(fù)荷較大時，母排的發(fā)熱更為明顯。同時受到生產(chǎn)制造技術(shù)以及生產(chǎn)條件的限制，制造出來的母排之內(nèi)難以避免的存在雜質(zhì)，使得電阻率值增高，也會增加母排的發(fā)熱量。渦流發(fā)熱主要是由于負(fù)荷電流由于受到開關(guān)柜內(nèi)的鋼板隔斷作用出現(xiàn)環(huán)流，引起發(fā)熱，負(fù)荷電流越大，渦流發(fā)熱現(xiàn)象越為嚴(yán)重。

10kv開關(guān)柜絕緣故障

絕緣放電是導(dǎo)致開關(guān)柜出現(xiàn)絕緣故障的主要因素，例如對地閃絡(luò)、導(dǎo)體相間以及支柱瓷瓶閃絡(luò)等。當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)的絕緣體或者絕緣體間隙的絕緣強(qiáng)度不足以滿足絕緣要求時，在高壓環(huán)境運行過程中出現(xiàn)放電現(xiàn)象，嚴(yán)重時會出現(xiàn)直接穿透絕緣體的情況，出現(xiàn)絕緣故障。礦井 10kv 開關(guān)柜的運行環(huán)境較為惡劣是出現(xiàn)絕緣故障的一個重要原因，最典型的就是出現(xiàn)污閃現(xiàn)象。礦井環(huán)境中存在有大量的粉塵，由于日積月累造成開關(guān)柜內(nèi)部的絕緣子、套管等部件存在較多污穢，當(dāng)空氣濕度較大時且絕緣子支護(hù)與泄漏點位置較近，極其容易出現(xiàn)污閃。

10kv開關(guān)柜元器件故障

開關(guān)柜內(nèi)的有許多精密元器件，這些設(shè)備在長時間的高負(fù)荷運轉(zhuǎn)下容易出現(xiàn)故障。其中，帶電顯示器出現(xiàn)故障的概率較高，很多礦井 10kv 開關(guān)柜帶電顯示器處于故障狀態(tài)，形同虛設(shè)，現(xiàn)場無法進(jìn)行使用 ；導(dǎo)致電壓互感器出現(xiàn)故障主要是因為有設(shè)備的安裝調(diào)試、設(shè)備本身品質(zhì)、設(shè)備過壓以及二次側(cè)出現(xiàn)短路等 ；避雷器故障主要原因是密封失效、瓷套污染、設(shè)備運行時間長閥片出現(xiàn)老化。當(dāng)密封失效時就會引起外界環(huán)境中的水分、粉塵進(jìn)入到避雷器內(nèi)部，造成絕緣劣化，加速閥片的老化進(jìn)程，同時當(dāng)瓷套被污染之后引起電阻片內(nèi)部電壓分布不均衡，電阻片老化加劇。

10kv開關(guān)柜機(jī)械故障

開關(guān)柜出現(xiàn)機(jī)械故障最為常見的有拉桿斷裂、操作部件彎曲變形（或者局部斷裂）、傳動插銷破斷、拉桿斷裂等，這些機(jī)械故障會引起連接桿出現(xiàn)脫落，造成開關(guān)柜內(nèi)部線路短路，單相接地事故，嚴(yán)重時會導(dǎo)致整個開關(guān)柜操作不靈敏，甚至出現(xiàn)開關(guān)不能閉合或者斷開情況。除了以上故障，開關(guān)柜出現(xiàn)其他故障的主要有操作、維護(hù)人員誤操作或者蛇、老鼠等進(jìn)入到開關(guān)柜，造成設(shè)備出現(xiàn)短路。

10kv開關(guān)柜常見故障的處理措施

做好設(shè)備安裝以及調(diào)試工作

在 10kv 開關(guān)柜運送到礦井地面變電所時就強(qiáng)化安裝以及調(diào)試工作，以便為設(shè)備后續(xù)持續(xù)穩(wěn)定的運行奠定基礎(chǔ)。開關(guān)柜完整的調(diào)試是對設(shè)備故障進(jìn)行初步排除的重要手段。在對開關(guān)柜進(jìn)行調(diào)試時需要對設(shè)備內(nèi)部的絕緣間隙是否符合要求、傳動是否出現(xiàn)卡澀，以及其他不符合要求的情況進(jìn)行排除，為日后設(shè)備運行創(chuàng)造良好條件。當(dāng)設(shè)備安裝調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障時，安裝調(diào)試人員應(yīng)立刻向礦井管理人員進(jìn)行報告，并與設(shè)備生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通處理。

提高開關(guān)柜絕緣性能

由于礦井所處的環(huán)境較為惡劣，設(shè)備工作負(fù)荷高，同時需要長時間的在高壓環(huán)境下工作，給開關(guān)柜絕緣性能提出了更高的要求。礦用10kv開關(guān)柜應(yīng)在制作材料在選定的初期就應(yīng)重視設(shè)備的絕緣性能，高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量材料才能使得開關(guān)柜更好的工作，并降低設(shè)備出現(xiàn)絕緣故障的概率。在選擇開關(guān)柜時首先應(yīng)選擇絕緣性能更佳的有機(jī)絕緣材料制作的開關(guān)柜，同時開關(guān)柜內(nèi)部使用的元器件最好是絕緣性能佳，且中間有阻燃隔板，電壓互感器應(yīng)特別注意伏安特性。對于服役時間較長的開關(guān)柜，應(yīng)注意設(shè)備的清理工作，盡量降低由于灰塵引起開關(guān)柜出現(xiàn)故障的可能性。

做好開關(guān)柜密封

開關(guān)柜密封性能與開關(guān)柜能否安全運行有較大關(guān)聯(lián)，密封良好是保證開關(guān)柜安全高效運行的一個重要條件。首先應(yīng)加強(qiáng)開關(guān)柜內(nèi)部分隔的保護(hù)程度。開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有斷路器、母線以及電纜等，這些部件采用阻燃絕緣隔板分割成一個個小室，若一個小室出現(xiàn)故障不會連帶引起臨近的小室出現(xiàn)故障，防止故障擴(kuò)大。設(shè)備內(nèi)部采用的插頭應(yīng)加絕緣罩，以便保護(hù)設(shè)備的操作維護(hù)人員的神人安全。

在開關(guān)柜機(jī)械動作方面，需要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)問題時及時進(jìn)行更換。

強(qiáng)化開關(guān)柜的定期維護(hù)管理根據(jù)礦井實際情況，加強(qiáng)對開關(guān)柜的維護(hù)管理。根據(jù)設(shè)備的具體型號以及使用年限，制定合理的設(shè)備檢修、維護(hù)保養(yǎng)計劃，在具體的執(zhí)行過程中應(yīng)在遵循規(guī)章制度的前提下，根據(jù)設(shè)備的實際情況進(jìn)行有針對性的維護(hù)保養(yǎng)。在對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)時注重觀察開關(guān)柜是否出現(xiàn)異味、顏色、聲音、震動等情況是否出現(xiàn)異常。當(dāng)發(fā)現(xiàn)上述問題后，就需要對開關(guān)柜進(jìn)行全面的排查。

加強(qiáng)對開關(guān)柜的巡查，及時掌握開關(guān)柜的運行狀態(tài)。在對開關(guān)柜進(jìn)行巡查過程中，做到認(rèn)真、細(xì)致，有時開關(guān)柜內(nèi)一個微小的放電就可能到下一次巡查時變成絕緣事故。同時采用紅外設(shè)備對開關(guān)柜內(nèi)部導(dǎo)電線路、連接處等容易出現(xiàn)溫度異常的不問進(jìn)行檢測，一旦檢測出異常就應(yīng)適當(dāng)降低該開關(guān)柜的工作負(fù)荷，避免溫度進(jìn)一步的提高，造成故障。

制定防范措施

對于誤操作導(dǎo)致10kv 開關(guān)柜出現(xiàn)故障，礦井一方面應(yīng)制定可靠完善的規(guī)章制度，并嚴(yán)格執(zhí)行，另一方面加強(qiáng)對開關(guān)柜檢修、維護(hù)等人員的培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)水平，以及防范誤操作的能力。在對開關(guān)柜進(jìn)行日常的巡查中，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時上報進(jìn)行處理。

10kv開關(guān)柜在礦井中的應(yīng)用較為廣泛，同時由于礦井環(huán)境惡劣，開關(guān)柜長期處于高負(fù)荷運轉(zhuǎn)，在運行過程中出現(xiàn)的問題以及故障的類型也是多種多樣。因此，筆者對礦井近些年來常見的開關(guān)柜故障進(jìn)行統(tǒng)計，總結(jié)出常見的故障類型，并有針對性從開關(guān)柜安裝以及調(diào)試、提高開關(guān)柜絕緣性能、做好開關(guān)柜密封、強(qiáng)化開關(guān)柜的定期維護(hù)管理、制定防范措施等方面提出處理措施，以減少10kv開關(guān)柜出現(xiàn)故障的可能，提高礦井供電安全。