1、配電環(huán)網(wǎng)柜的故障分析及對策天水長城開關廠有限公司0引言環(huán)網(wǎng)柜在配電全電纜網(wǎng)或架空電纜混合網(wǎng)中，由于其維護工作量小、安裝方式靈活、尺寸小等優(yōu)點得到了較廣泛的應用，目前江蘇省約有10100多臺環(huán)網(wǎng)柜運行。隨著城市電網(wǎng)建設改造工程的不斷深入，環(huán)網(wǎng)柜在城市電網(wǎng)改造工程中的使用量也不斷增加。在環(huán)網(wǎng)柜的長期運行中，發(fā)生了多種多樣的故障，因此對長期積累的環(huán)網(wǎng)柜故障有必要進行統(tǒng)計分析，分析其主要故障原因，提出相應的技術和管理對策措施。1、配電環(huán)網(wǎng)開關結構特點環(huán)網(wǎng)柜接線方式靈活，可滿足不同配電網(wǎng)絡結構的要求。負荷開關裝置和硬母線全部和部分密閉在同一個不銹鋼金屬外殼內(nèi)，通常采用SF6乍為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)，開關采

2、用三相聯(lián)動的三工位負荷開關，其額定電流為630A,短時耐受電流可達20kA/3s。目前江蘇省范圍內(nèi)使用的大部分產(chǎn)品為施耐德公司的RM6SM型、ABE公司的SafeRing或SafePlus型等國夕卜品牌，以及國內(nèi)生產(chǎn)的空氣絕緣的環(huán)網(wǎng)柜和SF6環(huán)網(wǎng)供電單元。環(huán)網(wǎng)柜按結構可分為共箱式和單元型兩大類。共箱式環(huán)網(wǎng)柜通常由3至6路負荷開關共箱組成接線方式靈活多樣，可以滿足不同配電網(wǎng)絡節(jié)點的需求。由于負荷開關裝置和硬母線密閉在同一個不銹鋼金屬外殼內(nèi)，具有全絕緣、全密封結構，對環(huán)境的適應能力較強，在地下室、戶外環(huán)網(wǎng)室等運行條件較差的場所得到了較多的應用；單元型環(huán)網(wǎng)柜母線、電纜搭接處通常為空氣絕緣，因此通常用

3、于地面土建站所等運行條件良好的場所。環(huán)網(wǎng)柜的主要優(yōu)點是：體積小、結構輕、結構緊湊，占地?。话惭b簡單，操作方便，安全可靠、免維護；大多具有電動和手動操作機構，配FIU后即可實現(xiàn)配電自動化，擴展性較強。2故障分類及原因結構特點江蘇省電力公司統(tǒng)計了2006-2008年的環(huán)網(wǎng)柜故障，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，這段期間共發(fā)生66起環(huán)網(wǎng)柜故障，其中故障的主要位置有：電纜搭接處故障25次(37.88%)、支持絕緣子及母線樁頭放電15次(22.73%)、氣室故障10次(15.15%)等。具體故障位置分類和所占比例見如表1所示。表1配電環(huán)網(wǎng)柜故障原因統(tǒng)計(1) PT、CT故障帶有配網(wǎng)自動化接口的環(huán)網(wǎng)柜往往配有P1r、CT

4、以提供開關的操作電源和配網(wǎng)自動化所需的負荷電流等數(shù)據(jù)信息。配套廠商提供的PT、CT質(zhì)量差是導致此類故障的主要原因。(2) 避雷器故障環(huán)網(wǎng)柜中配套的一些避雷器擊穿、爆炸，造成電纜室內(nèi)相間短路或者電纜頭對環(huán)網(wǎng)柜外殼放電。(3) 操作機構故障潮濕地區(qū)的環(huán)網(wǎng)柜由于長期不進行操作，機構彈簧、控制回路開關的輔助觸點等容易銹蝕，引起機構失靈。(4) 電纜搭接處故障由于電纜頭本身質(zhì)量以及施工工藝不過關，以及大截面電纜在安裝后逐漸釋放應力，均是電纜搭接處故障的主要原因。(5) 二次回路故障二次回路線(操作電源)由于觸電接觸不良或者其他原因造成二次回路線燒毀。(6) 電纜支持絕緣子處及母線樁頭處放電故障電纜室支持

5、絕緣子或母線樁頭由于處在潮濕等惡劣環(huán)境下發(fā)生沿面放電甚至擊穿。(7) 氣室故障由于SF6氣室泄漏，造成氣室內(nèi)斷口刀閘相間短路故障。(8) 熔斷器.負荷開關故障目前環(huán)網(wǎng)柜中主要采用熔斷器.負荷開關的組合來對中小容量配電變壓器進行保護。熔斷器在熔斷時頂針不能正常觸發(fā)機構跳閘造成故障擴大。3環(huán)網(wǎng)柜主要故障原因分析及對策措施3.1電纜搭接及電纜支持瓷瓶處故障分析及對策措施(1)故障分析目前環(huán)網(wǎng)柜的電纜終端頭主要有兩種：一種是用于單元型環(huán)網(wǎng)柜中，主要采用預制式、冷縮式、熱縮式或繞包式電纜終端頭；另一種則是用于共箱式環(huán)網(wǎng)柜的T型或肘型電纜終端頭。電纜頭的制作質(zhì)量差是電纜頭故障的主要故障，而電纜搭接處的故障

6、則主要由于搭接不良最終導致發(fā)生故障。其主要存在的問題為：1) 電纜固定方式為固定外護套，電纜各相電纜無法實現(xiàn)實質(zhì)性固定。即使施工時搭接完好，但在過后的運行中，電纜自身重量、電動力或外力擺動，均會使各相傳遞至電纜搭接的套管處，嚴重時甚至造成套管處受損漏氣，引發(fā)故障。2）目前配網(wǎng)中主要采用三芯電纜，在電纜搭接時需要核對相位，然后分別固定。而在固定之前往往需要加以外力對單相電纜加以扭轉(zhuǎn)，因此在安裝之后因扭轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的內(nèi)部應力會逐漸釋放，產(chǎn)生力矩作用在電纜搭接的套管處。3）共箱式環(huán)網(wǎng)柜用在戶外環(huán)網(wǎng)室時，往往高度較低，對電纜各相線芯的長度限制更嚴格，對安裝的精度要求也過高。4）三芯電纜在接線端子壓接完成后

7、，長度就已經(jīng)確定。由于制做電纜終端頭時誤差的必然存在，因此電纜單相長度短，造成不能輕易加以彎曲以配合安裝到位，施工時必然會對電纜施以各種大力動作加以調(diào)整，這些動作可能會對套管受損、接觸不良等后果。（2）對策措施1）技術措施1針對以上問題，應該從環(huán)網(wǎng)柜、電纜終端頭、安裝工藝、設計、和土建等方面采取一些整改應對措施進行解決：a）適當提咼共箱式環(huán)網(wǎng)柜電纜室的咼度或提高環(huán)網(wǎng)柜基礎進行改善共箱式環(huán)網(wǎng)柜電纜室空間較小，尺寸一般為高度0.6-,0.7m寬度0。35m這樣的空間單芯電纜安裝比較方便，但對于三芯電纜，特別是大截面電纜，線芯很硬，再受到現(xiàn)場施工環(huán)境的限制，共箱式環(huán)網(wǎng)柜的T型或肘型電纜接頭要安裝到位

8、和符合標準是比較困難的。提高共箱式環(huán)網(wǎng)柜電纜室的高度，一方面是從產(chǎn)品設計著手，從根本上來提咼咼度，另一方面可以靠提咼環(huán)網(wǎng)柜整體基礎，式電纜溝深度與電纜彎曲半徑相匹配，從而使電纜單芯長度得到加長。加長線芯的作用是：減小作用于電纜連接處的扭轉(zhuǎn)力矩；安裝時可供的調(diào)整的范圍增大，減小施加外力矩的需要，接線端子和應力錐容易安裝到位。b）加強電纜的固定電纜的固定非常重要，不能使電纜連接處的套管承受任何方向的作用力，大截面電纜更應如此。電纜要在連接套管的正下方垂直進入并且牢固固定，不能讓電纜下部處于斜扭狀態(tài)。c）注意安裝時的工藝要求安裝時一方面要克服接線端子平面從傾斜到平行的扭轉(zhuǎn)力：另一方面是一定要使用力矩

9、扳手，特別是對于共箱式環(huán)網(wǎng)柜的T型或肘型電纜接頭，按照產(chǎn)品安裝旌工工藝規(guī)定的力矩值對螺栓進行緊固，避免工作人員使用普通扳手，憑感覺和經(jīng)驗對螺栓進行緊固。2）管理措施11力口強對運行中環(huán)網(wǎng)柜的溫度的監(jiān)測。由于環(huán)網(wǎng)柜是相對封閉的開關柜，在運行中不能打開，目前各類測溫儀器不能直接測量電纜接頭處的溫度，因此在運行中使用紅外成像測溫儀可以注意測量環(huán)網(wǎng)柜電纜小室的前面板溫度，觀察和周圍備用電纜倉位或輕載倉位是否存在明顯的溫度差，以便判斷電纜連接處是的方法是隨著技術的進步，在電纜連接處設置溫度傳感器，實時檢測接頭處的溫度變化?；蛘卟捎妹朗江h(huán)網(wǎng)柜，美式環(huán)網(wǎng)柜由于肘型電纜接頭直接暴露在外，外部沒有柜門進行封閉，

10、運行人員可以使用測溫儀器直接并相對準確的測量電纜接頭處溫度。3.2電纜支持絕緣子處和母線樁頭處故障分析及對策措施（1）故障分析電纜室支持絕緣子和母線樁頭處由于處在潮濕等惡劣環(huán)境下容易發(fā)生沿面放電甚至擊穿，.這種情況在單元型環(huán)網(wǎng)柜中較為常見。其主要存在的問題為：1）設計時未充分考慮到環(huán)網(wǎng)柜今后的運行環(huán)境，例如單元型環(huán)網(wǎng)柜在地下室等較為潮濕、密閉的環(huán)境中時，由于電纜頭和母線樁頭暴露在潮濕且不通風的空氣中，容易在支持絕緣子處發(fā)生沿面放電。2）環(huán)網(wǎng)柜的除濕裝置未能按照要求投入運行。單元型環(huán)網(wǎng)柜一般都附帶加熱器等除濕裝置，但在實際運行中以下幾種原因使加熱器等除濕裝置未能正常運行：環(huán)網(wǎng)柜沒有220V氐壓電

11、源可供使用或不能正常保證供電：環(huán)網(wǎng)柜或一般開閉所內(nèi)均沒有主變，因此無法獲得穩(wěn)定可靠的220V電源；加熱器處于長時間連續(xù)運行時的故障損壞幾率較高；配電運行人員對于加熱器的運行狀態(tài)沒有很好的監(jiān)測手段。這些原因均是環(huán)網(wǎng)柜的除濕裝置未能正常投入運行的原因。（2）對策措施1）技術措施a）保證加熱器等除濕裝置220V電源的可靠供給。盡量從公用變壓器處敷設專用電源線至環(huán)網(wǎng)柜，或者在環(huán)網(wǎng)柜設計時加入站用中，低壓配電變壓器柜，如施耐德SM系列的TM巨，由此提供穩(wěn)定可靠的低壓電源。b）加熱器等除濕裝置加裝故障報警，其任一負載或傳感器損壞或開路，相應報警燈應顯示，并能帶用于遠傳的報警接點輸出。C)由于戶外環(huán)網(wǎng)柜長期

12、運行在室外，環(huán)境相當惡劣。建議環(huán)網(wǎng)柜的外殼采用不銹鋼材料制作。必須要有通風順暢的通風口和卸壓裝置。(2)管理措施加強環(huán)網(wǎng)設備的定期維護，特別是處于潮濕等惡劣運行環(huán)境中的配電站所，發(fā)現(xiàn)問題，及時安排消缺。處于蘇南地區(qū)，由于每年雨季時期環(huán)境更為潮濕，因此在此前應對加熱器進行一次普查，主要檢查其工作電源是否正常，啟動是否可靠。同時，對于原處于惡劣運行條件下的配電所進行改造，改善通風，加強電纜溝及配電站所地面的防水措施，安裝排濕器等，米取一切手段改善運行環(huán)境。3.3氣室故障分析及對策措施氣室故障的主要情況為密封SF6氣室由于各種原因發(fā)生SF6氣體泄漏，造成氣室內(nèi)SF6氣體密度不夠，導致開關在正常運行時

13、或操作中氣室內(nèi)部動靜觸頭間發(fā)生放電短路故障。氣室發(fā)生泄漏的主要位置電纜樁頭處，原因為電纜樁頭由于受力較大，當電纜安裝中存在外加應力或電纜沒有牢固固定后，電纜樁頭處長時間承受外力的影響，造成氣室與電纜樁頭處發(fā)生裂紋，進而導致SF6氣體泄漏。因此氣室故障還是電纜安裝施工不良的另一種表現(xiàn)形式，解決整改措施主要還是規(guī)范電纜施工，減少電纜對于電纜樁頭處的額外應力。另外為了防止氣室內(nèi)SF6氣體滲漏后不能正常滅弧，因此必須在環(huán)網(wǎng)開關面板上加裝SF6氣壓儀和低氣壓閉鎖功能，避免運行人員在操作時由于開關不能正常滅弧導致事故。3.4熔斷器一負荷開關故障分析及對策措施(1) 故障分析環(huán)網(wǎng)柜中熔斷器.負荷開關組合柜的

14、動作原理為：當環(huán)網(wǎng)柜出線下級發(fā)生短路故障時，熔斷器熔斷后撞擊器彈出，撞擊通過連桿、連板等傳動件來使負荷開關動作。2006-一2008年江蘇省電力公司范圍內(nèi)發(fā)生了2次環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)熔斷器熔斷但環(huán)網(wǎng)柜未正確動作的故障。分析主要原因為：由于連桿、連板等傳動件之間配合不精密，自由行程過大，存在傳遞不到位的情況，因此在熔斷器保護動作后，撞擊器不能使負荷開關正常分閘。這種故障嚴重時將造成熔斷器內(nèi)電弧燃弧時間過長，在熔斷器內(nèi)積聚大量能量，最終導致熔斷器的爆炸。(2) 對策措施對熔斷器.負荷開關的配置需加強選型管理。熔斷器.負荷開關內(nèi)的熔斷器在選擇上首先要按照環(huán)網(wǎng)柜生產(chǎn)廠家的使用說明書進行選型，關鍵的參數(shù)是負荷開關的轉(zhuǎn)移電流；其次應合理選擇撞擊器：應選擇撞擊行程大于聯(lián)動機構動作行程的熔斷器；對于傳動件為塑料等非剛性材料時，不能采用火藥式撞擊器的熔斷器，應使用彈簧式撞擊器的熔斷器；最后要按照使用環(huán)境對熔斷器的選擇進行校驗：根據(jù)熔斷器生產(chǎn)廠家的使用說明書來確定安裝環(huán)境條件對熔斷器的影響；根據(jù)IEC標準，熔斷器在環(huán)境溫度為一25C“0C之間能正常工作，當環(huán)境溫度低于.25C時熔斷器的機械性能將受影響，當環(huán)境溫度高于+40。C時，每升高1C熔斷器的額定電