浅谈配网 10kV环网柜故障分析

浅谈配网 10kV环网柜故障分析

吴非斐

杭州电力设备制造有限公司 浙江 杭州 310018

摘要：目前，各行各业的发展迅速，电力系统中最重要的组成部分之一10kV环网柜占据着十分重要的位置，环网柜发生故障时会对整个区域的供电造成一定的影响，甚至会导致区域大面积的停电对电力系统造成严重的经济损失。鉴于10kV环网柜在电力系统中的重要作用，文章对10kV环网柜常见的一些故障进行了分析，并针对这类故障提出了针对性的优化改善措施，希望能对相关工作人员起到一定的借鉴参考作用，有效提高10kv环网柜的维修水平，保障电力系统供电的稳定性与安全性问题。

关键词：配网10kV；环网柜；故障分析

引言

随着科技的发展，电气技术应用泛滥，电能已成为目前较为清洁环保的能源之一，被大面积应用。但随着经济的快速发展，电能需求在不断提高，用户负荷不断增大，电网系统供电要求的安全性与可靠性压力随之增加，因此也带来一些新的问题。根据国家电网的设计构造而言，中低压供电环节最重要的一个点是10kV供电系统，供电系统的稳定性与安全性会对供电的持续稳定性产生最直接的影响。环网柜作为供电系统中最重要的电气设备，主要是起到负荷开关以及熔断器的作用，目前已被广泛应用到国家电网的运行当中，环网柜的主要适用范围大多数集中在国家供电变电站以及工厂、住宅小区等各个地方，所以它所占据的位置也越来越重要。

110kV环网柜设备概况

（1）10kV环网柜设备结构。10kV环网柜是供电系统中最重要的供电设备之一，它的主要用作高压开关以及环网供电的功能，环网柜中最重要的核心零部件是负荷开关以及熔断器。普通情况下高压开关设备都是放置在金属柜内或者做成间隔式环网供电电气设备，通常是将三五个电力分配的节点进行连接起到将每一个环网柜连接的作用，这种连接方式能够满足不同节点的供电需求。10kV环网柜的开关装置是被一个金属外壳完全封闭，并且母线在也金属壳内，并配备负荷开关或者断路器。（2）10kV环网柜设备的优点。10kv环网柜具备很多的优点，比如内部各个零部件分布都比较紧凑，外柜的体积也比较轻便，占地面积小能够有效提高土地资源的利用效率。由于环网柜内部结构采用的是全密封式的结构，完全密封、绝缘机构能够适应野外各种恶劣环境。另外相较于其他环网柜，由于特殊的内部结构，使环网柜的安装工作更加简单，操作时更加快捷，同时这类优点也降低了后期检修以及故障维修工作的概率。并且环网柜的端口清晰可见，工作人员在进行操作的过程中能够快速准确的找到开关位置，有效保障工作人员的人身安全。

2系统实现与测试分析

本系统实现主要是从电缆接头温度测量背景、测量方案、具体方案实施选型与设计等3个方面对10kV电缆接头的在线温度监测装置进行了设计。针对当前环网柜电缆头温度在线监测的问题，综合使用了3种测温方法，并根据线监测装置的结构组成完成了温度采集传输、控制以及电源供电与执行模块等的设计。最终，制作完成了环网柜电缆头温度在线监测装置。与传统设计相比，温度测量误差＜0.5oC，测量较精确。且综合使用3种测量方法，使得系统可靠性较高。根据在线测量结果与实际测量相比较，经分析，在外部环境温度变化的情况下，通过表1的数据可以发现，其监测温度存在误差。但是误差始终＜0.5oC，最大误差为0.3oC，在实际现场使用完全可以满足精度要求。由图9可以发现，在实施中（环网柜接头测量温度恒定为50oC），环境温度变化范围高达25oC。但测量精度不受影响，是一条恒定直线，误差上下限仅相差0.1oC，因此完全可靠使用。

3配网10kV环网柜故障分析

3.1供电装置

供电装置采用内置电源和通过电流互感器取电的双供电模式。电流互感器安装在环网柜电缆上，二次绕组采用特殊绕线工艺，确保为监测仪表提供持续工作电流。当环网柜停运失去外接电源时，装置由内置电池供电并进入休眠状态，若出现异常或故障，装置就会被唤醒，记录故障信息并主动传输至后台监控中心，再进入休眠状态；再次得电时，装置会显示异常或故障信息，避免了环网柜监测仪表内置电池续航不足和人工定期检查维护等问题。

3.2将环网柜的高度与空间进行扩大

环网柜故障频发的主要原因之一就是相关人员对环网柜的空间设置并不具备合理性，相关人员在进行安装工作时，可以改善一下工作环境，并且将环网柜的外部高度进行适当提高。并且也可以将电缆周围的小室高度进行扩展提高，保障套管固定部分的垂直距离具备足够的空间，确保电缆在与连接器进行安装的过程中有足够的空间供其调整，有效减少因为长度问题产生的连接故障。

3.3接触器切除模组

本次设计采用的执行结构是开关接头常用的接触器模组。该执行机构通过电路内的接触器，如当监测到环网柜的电缆接头温度过高时，就需要切除相关的线路并进行检修或更换；或者先直接切除环网柜电缆接头的两段线路，将电缆接头独立出来，防止给整个电网带来危害。通过IO信号控制左侧磁芯通电，来控制接触器触点开关。本次设计采用的是高压常闭接触器，如图7所示。通过微控制器输出信号到驱动进行信号放大后来进行控制。接触器投切控制较为简单，投切触点与线路相连，控制触点投入或切除电网故障即可。在控制过程中需要通过驱动给接触器中的控制线圈高电平控制时，控制线圈产生电磁力，使得接触线圈内部控制电磁铁被吸合，带动接触器的投切触头进行闭合，电路接通；相反则会使接触线圈内部控制的电磁铁被松开。在控制中，微控制器判断故障后便可通过控制网络输出信号给IO口，使其控制接触器的端口电平有高低的变化，进行电路的关断控制。

3.4优化接触面的导电效果

当环网柜出现电缆连接问题以后，接线端子会出现接触不良的情况，导致导电面积减少的问题出现。因为零部件特殊的构造，环网柜内所有的导电部件都会用绝缘套进行密封，但是由于绝缘套内的散热性会比较差，容易出现降容问题，当高电流通过时或者绝缘处出现松散的情况，很容易导致高温故障的产生。为此在电缆选购的过程中，要严格选择合适的电缆，横截面尺寸最好是240mm2或者300mm2的电缆，并且配备电流800A的套管，这样可以起到将热故障进行有效降低与预防的作用。

结语

根据以上故障类形可以很直接的看出，能够导致10kV环网柜产生故障的原因大部分是因为结构设置时没有依照科学合理性的方式进行设计，以及相关工作人员在操作的过程中因操作不当导致的故障出现。为有效提升10kV环网柜的运行稳定性与电气设备的安全性，相关工作人员在工作的过程中应当对自身的工作专业技能进行不断提升，提高个人工作时的责任心，并且在安装的过程中严格按照标准规范进行操作安装，并做好定期检查工作，对10kV环网柜故障起到有效预防与减少的作用，发现故障及时排除，将国家供电系统的稳定性与安全性进行全面提高，保障我国居民日常生产用电需求。

参考文献

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