开关柜故障因素分析

导致开关柜故障的因素主要有以下几种：

（1）制造质量及工艺不良，制造质量及装配质量对开关柜整体耐压水平有很大的影响。开关柜内的有些元件可以通过耐压试验，但开关柜整体却通不过，原因是装配质量差。如紧固螺丝不规则，拧紧后螺杆长出螺母过多；有的支持瓷柱的紧固底板成“丁”型，在支持瓷柱处作特殊处理，这样不仅缩短了绝缘距离，而且造成电场局部集中。开关柜内的“五防”措施不完善，开关机械联锁部分不灵，合、分闸位置不明显，经常造成误合、分闸。另外，支持瓷柱质量差，动稳定性能差，在短路电流冲击下发生断裂，造成事故扩大。

（2）环境条件的影响，开关柜运行的环境条件是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因，大气污染不断加剧，逐渐污染了电力设备的绝缘子、套管及母线。分析多年来污闪事故，总结出发生污闪的原因主要有二：第一（客观存在的）是污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘子的表面，灰尘附在绝缘子表面，在干燥的时候，绝缘电阻仍然很高，所以在干燥气候下不发生污闪。清洁的水电阻也很高，如果绝缘子不脏污，它虽然受潮了，但绝缘强度仍很高，这里也不发生污闪。一般情况下，干旱气候持续的时间较长，绝缘子及母线积污多了。这时又突然下雾，而下雾的时间较长（一般2-3小时），污秽被雾水充分地潮湿，此时产生污闪的可能性较大。第二（人为原因）是绝缘子串的泄漏距离偏小，不能适应污秽和潮湿的环境。污闪是在绝缘电阻下降、泄漏电流增大到一定程度时才发生的。在同样的污染受潮和同样的电压下，如果绝缘子的泄漏距离较长，泄漏电流增长就比较快，泄漏距离越长，电弧的弧径就越长，闪络就难以发生。如果绝缘子的泄漏距离小，放电容易跨接两端电极，从而发展闪络。

（3）爬距及空气间隙不够，爬距和空气间隙不足是开关柜发生绝缘损坏事故的根本原因。特别是手车柜，为了缩短柜体尺寸，大幅度减小装于柜内的断路器，隔离插头相间或对地距离，却未采取有效的保证绝缘强度的措施。

（4）雷电过电压造成开关柜闪络，在电力系统，由雷云放电引起过电压造成开关柜爆炸的事情时有发生。

（5）接点容量不足或接触不良，发热导致开关柜起火。当接点容量不足或接触不良时，该处局部温度升高，严重时烧断该处载流部，引起对地或相间闪弧，造成绝缘闪络。

调查显示，电力设备的多数故障是绝缘性故障。电应力作用引起绝缘劣化，导致绝缘故障，在机械力、热和电场的共同作用下，最终也会发展为绝缘性故障。

如图所示，1989-1997年全国开关柜事故统计显示，35.47%的开关柜事故是由于开关柜绝缘事故所导致，这给开关柜的安全运行和电力系统的可靠供电带来了极大威胁，是电力设备生产部门和电网运行单位均十分关注的热点问题。2004年，我国高压开关绝缘故障分类统计情况如下：当年全国共发生各类开关绝缘故障56次，占开关故障总数的14.3%，其中126-550kV开关绝缘故障占26.8%；10-40.5kV开关绝缘故障占73.2%。由此可见，开关柜故障是开关故障的主要形式，而绝缘故障又是开关柜故障的重要原因之一。目前，为获取高压开关柜内的绝缘信息，通常进行离线的周期性试验。由于检测是在停电状态下进行的，因而无法展现绝缘状态在电场、热场和机械应力作用下发生渐变而劣化的过程，进而不能对开关柜的维护检修提供合理的建议，造成了大量的人力、物力和财力的浪费，甚至造成误判，形成大的停电事故。为弥补周期性试验的缺陷，新近发展起来的在线监测方法己受到国内外研究人员和工程技术人员的重视。在线监测方法可以实时获取绝缘的电气、热、光学、化学或形变等信息，通过通讯系统将上述信息传输至控制中心，采用特定的计算机辅助算法，剥离无效的噪声信息，得到实实在在反映绝缘性能的有用信号，并对绝缘状态的好坏进行甄别。尽管在线测温技术，在线测位移技术等己在高压开关柜中获得应用并取得了不错的效果，但其测取绝缘材料劣化过程的能力并不令人满意。

近年来，基于局部放电在线监测的开关柜绝缘故障诊断方法不断被提出和完善。局部放电的幅值、重复率及放电能量与固体绝缘的老化状态有着很好的相关性，是一种用来表征绝缘状态的很好的工具。另外，通过局部放电的在线监测长期观测开关柜设备的绝缘状态并且分析局部放电特征量的变化趋势，可以了解到开关柜工作时所处的安全境地。一旦发现局部放电幅值或重复率发生显著增长，即可确认开关柜中发生较危险的绝缘故障，需停电进行维修。这样，既为设备的维修提供了有效的参考建议，也避免了周期性试验的盲目性、信息缺失性和浪费。因此，局部放电在线监测具有诸多周期性试验无法比拟的优点，成为未来开关柜绝缘监测及诊断技术的发展方向。