技术 | 10kV环网柜常见故障与改进措施分析

引言 

      10kV 环网柜是供电系统中重要的电源和电力开关终端设备之一，具有便于安装、易于维修和运行成本低等特点，在各地城市电网系统已得到广泛应用。但 10kV 环网柜在实际工作过程中会出现各种类型的故障，从而降低了供电的可靠性。由此可见，加强对10kV 环网柜故障原因的分析及改进措施的研究是十分必要的，对更好地维护 10kV 环网柜具有重要的意义。本文就某一起 10kV 环网柜故障的原因及改进措施进行了探讨。 

      1、环网柜概述 

      为使用户用电的可靠性得以提升，一般用户可以接入多个电源系统，继而供电网络需要设计成为环形，这种供电的方式被称为环网供电。在住宅小区，工矿石油、化工企业工厂、商场、地铁站、机场等大型公共建筑设施等交流配电系统中，一般都采用环网供电。这些配电系统中负载容量小，一般使用配有高压熔断保护或断路保护的负荷开关来控制高压回路，系统中使用的高压开关柜也称为环网柜。环网柜因其接线方式相对较为灵活，能匹配不同配电网络结构的使用要求，在电力建设系统中是非常必要的组成部分。

      2、10kV 环网柜常见故障及原因 

      2.1 单一套管烧毁 

      情况 1：某线路电流 I 段动作，查线发现有环网柜 302 间隔短路，环网柜其余 3 间隔正常。据了解该环网柜已投运 9 年，根据现场查看分析，该环网柜备用间隔 302 开关虚位，负荷开关实际未断开（负荷开关处于分位），加之持续的降雨天气以及通道与地下污水通道相连，运行环境恶劣造成环网柜内凝露现象严重，绝缘老化发热（此类型环网柜不具备红外测温条件），最终造成了 302 间隔三相短路接地故障。

      情况 2：对设备进行日常巡视、检测的过程中发现，该环网柜 304 间隔 C 相套管发热，T头附件与环网柜套管连接处存在碳化痕迹，随即安排停电检查（不影响用户），发现该环网柜 304 间隔 C 相电缆 T 头及套管均烧损严重， 需及时更换环网柜。该环网柜已投运 10 年根据现场情况分析，环网柜 T 头老化发热，高温下 T 头附件发生碳化，并造成环网柜套管破裂损坏。

      2.2 绝缘问题

      由于某些不确定原因，经过多次开关操作后，存在绝缘板与导电体之间产生松动的隐患，影响其可靠性。由于线路受到振动的冲击会产生间歇性的放电，加之环网柜中的各电气元件均处于密闭环境，因而难以及时发现故障，也无法确定故障段，导致放电产 生的电流击穿隔热板而酿成事故。发生绝缘问题时，持续地放电也会使电流互感器外绝缘发生闪络，进而出现相间或相对地短路。在柜体内的小室中，由于各部件未被分离，电弧会冲击裸露在外的母线，所以不能放松对环网柜的检测，应及时处理安全隐患。  

      2.3 安装及检修因素

      开关柜安装工艺不良，会给设备带来很大的安全隐患，比如在安装过程中出现电缆绝缘层损坏、未排尽电缆头内部气体、电缆屏蔽层接地不良从而形成环流等安全隐患。除了安装，在设备检修过程中也容易出现个别母排连接螺栓固定不牢固、运行后连接处发热等问题，从而造成整段母线和各出线强迫停电的情况。

      3、10kV 环网柜故障的预控措施 

      3.1 电缆或连接故障从目前 10kV 环网柜的使用情况上看，国内 10kV 环网柜使用 的是三芯电缆，而并非是欧洲通用的单芯电缆。单芯电缆的优点在于便于安装、固定容易，不用特殊考虑单芯电缆套管的扭曲力度；套管终端装置具有良好的贴合性，可以有效预防和减少热障的发生。相比之下，三芯电缆的安装和维护难度远远超过单芯电缆，各类安装和连接问题也层出不穷。三芯电缆在连接时，主要依靠电缆外部的保护套进行固定，电缆内部的各个单芯并没有进行牢固的固定。在此操作技术下，三芯电缆在连接固定之后， 极易发生连接故障。受到电缆自身质量、电力、或者是其他外部不利因素的影响，三芯电缆极易发生将单相的扭据传输到外围保护套的情况。因此，为了避免这种情况的发生，三芯电缆在连接之时需要采取相关的应对措施，主要表现为在电缆固定之前加以外力，实现扭动。在此操作技术上，电缆因外力扭动产生的内部压力会被逐渐释放，并在套管内部恢复力矩。

      由此可见，三芯电缆的安装和连接难度都比较大，对操作人员的技术水平也提出了更高的要求；整个连接固定过程极易受人为因素的影响，稍有不慎就会影响整个 10kV 环网柜的正常运行。

      3.2 10kV 环网柜的故障预防 

      采取自然通风手段或安装除湿装置的手段来改善环网柜或环网柜电缆室的运行环境。目前，防止湿气进入环网柜，比较有效的方法是在电缆室底板上用密封防火材料进行封堵，既可以防止潮湿空气，还能实现防止小动物的功能，可谓一举两得。室内环网柜可以采用除湿装置进行除湿；户外电缆分支箱可以适当增加 基础高度，在基础的四周设置一定数量的散热透气孔，便于电缆沟井内的湿气排出，但同时要考虑防小动物措施。努力做好相关绝缘防护工作，在环网柜故障中绝缘事故占了很大的比例，除了设备自身的质量外，环网柜的安装工艺也严重影响到绝缘性能。

      首先，我们应严格把控设备和材料的质量，做好电缆终端头制作和电缆附件安装工艺的管控和日常管理，避免因电缆终端头施工工艺而引发环网柜故障，电缆终端头制作过程中，施工人员必要严格遵守有关工艺要求进行制作，验收人员也要严把验收关，避免电缆头带病投运；其次，相关运维人员也要严格遵守安全规程， 爱护设备，对于一些需要绝缘保护却经常忽视的设备，要做好绝缘防护定期的检查；除此之外，运维人员应该定期对设备进行局放测试和红外测温的巡视，监控设备运行状态。

      3.3 重视开关柜的预防性试验 

      要重视开关柜及内部设备的预防性试验，通过预防性试验， 可以有效判断开关柜的运行情况。同时要注意，在预防性试验过程中，要遵循相应的规程规范，假如试验得到的数据存在异常， 需对其进行详细分析，并结合以往的数据进行对比论证，以得出可靠的结论。此外，结论的得出也不能只依靠一组数据，必须综合分析多组数据来判断和确定开关柜存在的安全隐患。在进行预防性试验后，需按时完成开关柜的复原工作，在复原过程中，要注意柜内接触点和接触面的良好，避免出现因接触不良而引起异常发热问题。

      3.4 绝缘问题的处理措施 

      要及时发现和处理环网柜内部部件的绝缘问题，以降低事故发生率。在安装设备时，应提升母线的绝缘性能，室内尽量采用绝缘性能较好的材料。在环网柜中，其导电体对相间和地的空气距离不能低于 125mm，绝缘材料的爬距不能低于 230mm，而瓷器部件也不能低于 210mm。与此同时，对绝缘重点部件，例如支座绝缘子、断路器和支持绝缘子等，应给予高度关注，明确其放电多发位置。

      4、结语 

      综上所述，10kV 环网柜现已经成为城市环网供电的重要节点， 其安全运行直接影响着电力企业的供电质量。环网柜具有结构简单、价格低、体积小、可以提供供电参数和性能、供电安全可靠的优点，因此被广泛应用于供电系统中。但在实际应用的过程中， 会因为设备维护不到位、开关柜设计不合理、开关柜运行条件恶劣等原因引起一些故障。对于这些问题，我们可以通过采取提高绝缘性能、改善开关柜的驱潮能力、提高安装调试水平、保证良好的运行环境等多方安全有效的技术措施，确保 10kV 开关柜的 安全、稳定运行。

     10kV环网柜常见故障与改进措施分析 ：杨 榴

      参考文献：

      [1] 崔亮 .10kV 环网柜应用问题及处理措施 [J]. 科技风，2013 （23）. 

      [2] 岳森 .10kV 环网柜的常见问题分析及对策 [J]. 电气时代， 2014（24）.