10kV開關(guān)柜單相接地故障原因分析105

10kV開關(guān)柜單相接地故障原因分析摘要：隨著目前工廠規(guī)模的不斷擴大以及工業(yè)水平的不斷發(fā)展和提高，10KV的開關(guān)柜也被廣泛的被應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。但是由于環(huán)境條件等等一些因素的影響，導致10KV的開關(guān)柜越來越容易出現(xiàn)單相接地的故障問題。本文首先簡單的闡述了接地故障的分類、特征、危害以及發(fā)生的原因等，之后就一個具體10kV的開關(guān)柜出現(xiàn)單相接地故障的事例分析了其出現(xiàn)故障的現(xiàn)場狀況，并就現(xiàn)場的實際情況和相關(guān)的試驗結(jié)果分析了出現(xiàn)故障的原因，最后提出了一些解決措施。

關(guān)鍵詞：10kV開關(guān)柜；單相接地；故障分析

引言

目前在我國發(fā)生了許多的開關(guān)柜事故，而且一般來說一旦1臺開關(guān)柜出現(xiàn)事故，那么就很有可能殃及到鄰柜，而其中尤其是絕緣事故會造成非常嚴重的影響[1][2]。在實際的運行過程中，10kV的開關(guān)柜會由于雪、大風尤其是雨季等惡劣條件而容易經(jīng)常性的出現(xiàn)單相接地的故障。在出現(xiàn)單相接地的故障之后，故障相對地的電壓會下降，而非故障兩相中的相電壓則是會上升，但在這個過程中線電壓依舊是對稱的，因此用戶的連續(xù)供電不會受到影響，且可運行1到2個小時。但需要注意的是，一旦出現(xiàn)單相的接地故障之后電網(wǎng)依舊長時間的運行，那么一定會引起短路以及擊穿故障，嚴重時甚至會波及到其他的電氣設(shè)備，從而產(chǎn)生嚴重的事故[3]。

一、接地故障概述

（一）、分類與特征

以接地的程度為劃分依據(jù)，可以分為金屬性接地以及非金屬性接地兩類。當發(fā)生金屬性的接地時，故障的相電壓就會變?yōu)榱?，而非故障的相電壓則會上升至線電壓；當發(fā)生非金屬性的接地時，故障的相電壓會有一定程度的下降但不會等于零，而非故障相的電壓會升高但是不等于線電壓[4]。以接地的性質(zhì)為依據(jù)，可以分為瞬時性接地以及永久性接地兩種。

出現(xiàn)接地故障時，會有這些特征：

第一，監(jiān)控后臺處會發(fā)出一個接地的警告，且后臺處的母線位置三相電壓會有異常狀況；

第二，10KV的保護裝置會發(fā)出一個零序過壓的報警信號；

第三，10KV的消弧消諧柜會發(fā)出一個接地的警告，且接觸器的保護接地也會閉合；

第四，如果開關(guān)帶有選線裝置，那么其就會選出開關(guān)柜的柜編號。

（二）、危害

第一，故障處相對于地的電壓等于零，非故障處相對于地的電壓則會上升，且最高可上升至線電壓，母線、電壓互感器以及線路等薄弱環(huán)節(jié)就有一定的可能性會被擊穿，從而造成短路故障并可能跳閘；

第二，故障處相對地可能會放電且出現(xiàn)明火，從而燒壞設(shè)備、電纜等。

（三）、原因

第一，電纜在施工以及生產(chǎn)等環(huán)節(jié)中由于不規(guī)范的操作而出現(xiàn)絕緣受損現(xiàn)象，使得安全的距離無法滿足規(guī)定的要求，從而長時間的在帶電狀態(tài)下運行，因此成為薄弱環(huán)節(jié)；

第二，線路所處的環(huán)境潮濕，絕緣子出現(xiàn)臟污以及老化現(xiàn)象，又或者是在運行的過程中電纜過長時間浸水等都會使得絕緣性能下降；

第三，線路所處的環(huán)境過于復雜，會有樹障以及一些小動物出入，從而誤碰到帶電的導線；

第四，惡劣天氣條件在一定程度上破壞了電路。

（四）、檢查的注意事項

第一，在處理接地的故障時，相應(yīng)的檢查人員需要穿戴絕緣的鞋帶以及手套，避免高壓接地事故可能造成的傷害；

第二，在接地處可能會有出現(xiàn)弧光放電現(xiàn)象，需要防止其可能會對人員以及設(shè)備造成傷害；

第三，單相接地的故障和互感器的斷線故障兩者的特征非常類似，需要對這兩者進行仔細的辨別。

二、具體事例分析

某電力局中的10kV的配電室出現(xiàn)了10kV的開關(guān)柜單相接地這一故障。而在故障發(fā)生之后，電力局立即組織相關(guān)的人員從現(xiàn)場的實際情況、運行的條件以及試驗數(shù)據(jù)等方面出發(fā)，進行調(diào)查以及分析工作，試圖找出發(fā)生故障的原因[5]。

（一）、現(xiàn)場情況

這個配電室的10kV的開關(guān)柜是于1996年進行生產(chǎn)的，其配備有線路側(cè)和母線側(cè)的隔離閘刀、10kV的真空斷路器以及電流互感器，屬于一種比較典型的老式開關(guān)柜的配置。在經(jīng)過簡單的電氣隔離處理之后，全面檢查10kV的開關(guān)柜并進行相關(guān)試驗，結(jié)果如下圖中的表1和表2所示。

由試驗結(jié)果可以得出以下的結(jié)論：第一，10kV的開關(guān)柜柜內(nèi)的設(shè)備其防污的等級僅僅為普通2級，而且真空斷路器處的絕緣部分由環(huán)氧樹脂組成，其由于長時間的運行，開始出現(xiàn)變色、發(fā)黃甚至老化的情況；第二，在C相的進線側(cè)的隔離閘刀處可以發(fā)現(xiàn)放電痕跡；第三，10kV的開關(guān)柜柜體內(nèi)部的螺絲以及金屬部件等存在者不同程度的銹蝕、氧化問題，特別是在斷路器的銅排和三相的連接處以及C相的銅排和電流互感器的連接處出現(xiàn)了非常嚴重的氧化變色問題，且柜體的右上側(cè)處存在金屬隔板嚴重銹蝕問題；

（二）、原因分析

以現(xiàn)場實際的情況以及相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，經(jīng)過分析，可以認為C相處出現(xiàn)了接地故障而且真空泡也已經(jīng)損壞，而致使接地故障發(fā)生的原因可能有這幾點：

第一，進線側(cè)的隔離閘刀其絕緣的部分又或者是斷路器其兩側(cè)的絕緣子支撐部分由于電纜溝存在積水，致使絕緣表面出現(xiàn)受潮問題，同時沒有定期的對灰塵進行清掃，導致運行條件進一步惡化。一旦電場處于長時間的工作狀態(tài)時，泄漏電流的便會增大，產(chǎn)生局部電弧，導致閃絡(luò)的電壓下降，從而出現(xiàn)閃絡(luò)放電接地現(xiàn)象；

第二，進線側(cè)的隔離閘刀是一個非常明顯的斷開點的，因此停電以及檢修的時候會對其經(jīng)常操作，而在這個過程中可能會由于多次的操作以及質(zhì)量問題使得絕緣部分出現(xiàn)開裂，從而致使懸浮電壓出現(xiàn)運行放電接地現(xiàn)象；

第三，斷路器處絕緣子的支撐部分由于質(zhì)量問題以及絕緣老化等，導致絕緣性能損壞并接地。

根據(jù)以上的分析，并仔細分解、排查C相處的進線閘刀以及斷路器的絕緣部分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在進線閘刀處的絕緣部分并沒有開裂，但其上有非常多的水珠，受潮情況嚴重，同時有比較明顯的放電痕跡。在對其表面清潔并干燥之后，進行交流耐壓的試驗，絕緣部分沒有被擊穿，但泄漏電流非常大，且放電的聲音也十分響，有著非常嚴重的安全方面的隱患。

而在對C相處的斷路器的絕緣子支撐部分進行檢查時，發(fā)現(xiàn)在斷路器的下樁頭處的絕緣子支撐部分存在著樹枝形狀的放電痕跡，而且其以絕緣子接縫處作為起點進行發(fā)散，絕緣性能被損傷，具有著非常嚴重的安全方面的隱患。在對絕緣件進行更換后交流耐壓的結(jié)果合格。

（三）、改進措施

通過以上的分析，可以采取相關(guān)措施改進這種類型的10kV的開關(guān)柜：第一，對10kV的開關(guān)柜的運行條件進行改善，在柜內(nèi)裝備高壓電纜的進線隔板以及加熱器，保證10kV的開關(guān)柜能夠在封閉情況下運行，阻止潮氣進入到10kV的開關(guān)柜內(nèi)，避免絕緣件出現(xiàn)受潮問題；第二，在安全和經(jīng)濟得到保證的情況下使用RTV涂料，對絕緣部件處的污閃電壓進行有效的提高，在經(jīng)過交流耐壓試驗后結(jié)果顯示合格同時可以有效的減小放電的聲音。

以某10kV的配電室中發(fā)生的10kV的開關(guān)柜單相接地的故障為例，從現(xiàn)場情況、試驗數(shù)據(jù)以及運行條件等方面展開進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)C相處出現(xiàn)了接地故障且真空泡發(fā)生了損壞。在對導致C相處出現(xiàn)接地故障的原因進行分析之后，發(fā)現(xiàn)絕緣的部件處受潮情況比較嚴重，且存在放電痕跡。通過在柜體內(nèi)裝備高壓電纜的進線隔板和加熱器等，可以對污閃電壓進行提高，從而避免事故的發(fā)生。

參考文獻：

[1]瞿秋南.10kV開關(guān)柜接地短路故障分析[J].云南電力技術(shù)，2016，（z2）：56-57.

[2]方長華，王敏.一起10kV電力系統(tǒng)接地短路事故分析[J].水泥，2014，（4）：55-56.

[3]萬濤，楊棟，張媛媛，等.一起10kV開關(guān)柜爆炸事故的分析和預控[J].中小企業(yè)管理與科技，2