高壓開關柜風險分析及應對措施探討

董昊 戴曉 尹俊武 黃澤龍

摘要：高壓開關柜是實現電力分配的電力設備，需要承載高電壓與大電流等，同時存在較復雜的機械結構，這些本質決定其一定存在能源危害或是機械傷害等風險。本文結合高壓開關柜運行中出現的常見問題進行風險分析，并針對幾類風險提出應對措施。

關鍵詞：高壓開關柜 風險分析措施

引言

高壓開關柜是 10kV配電網中廣泛應用，承載電力分配任務的重要設備。從變電站 10kV出線柜到電纜線路環網柜、戶外開關箱，高壓開關柜類型繁多。根據絕緣類型分為全絕緣型或半絕緣型，根據開關種類分為負荷開關柜、斷路器柜等，根據絕緣介質分為氣體絕緣、固體絕緣柜等。下面從幾個方面闡述開關柜相關風險點及其來源，并探討應對措施。

一、外露電氣部分污穢腐蝕，絕緣劣化惡性循環

主要發生在半絕緣開關柜，由于采用空氣絕緣，通常使用戶內電纜終端頭，所在空間與設備所在環境空氣相通，若安裝地點環境較差如潮濕、污穢、腐蝕性氣體，則易發生電暈放電。電暈放電作用下，氧氣吸收能量易形成臭氧，臭氧可溶于水，在潮濕環境更容易保持較高濃度。臭氧氧化能力強，對大多數金屬、有機材料均有較強的腐蝕性。當作用于開關柜內裸露導體，如銅導體，形成氧化銅或銅綠，造成接觸電阻增加，可導致發熱缺陷，嚴重可導致絕緣劣化，造成故障。腐蝕性氣體侵蝕電纜頭接地銅編織帶，造成銅編織帶氧化粉碎，電纜屏蔽層失去有效接地，形成懸浮電位，加劇電暈放電。臭氧作用于電纜頭護套，可造成護套橡膠老化龜裂，防水性能下降，造成水汽入侵電纜內部結構，影響電纜性能。

應對措施：1、安裝選點優化，避開污穢區域，城市中安裝避開污水通道;2、加強密封，由于開關柜為金屬板組合結構，結合部位難免有縫隙，做好縫隙的密封處理，對于潮濕污穢嚴重區域，可考慮整板密封，現已有相關材料技術應用，可從開關柜下部實現整體密封隔離。3、污穢嚴重地區優先考慮使用全絕緣開關柜同時做好密封、除濕。4、由于腐蝕性氣體造成戶外開關箱箱體、開關柜柜體銹蝕通洞的情況也普遍存在。對于腐蝕性較強的環境中的開關柜，電纜頭護套護層采用耐臭氧耐腐蝕材料，同時柜體也需要考慮耐腐蝕性。

二、無法對開關柜內部電纜頭測溫，無法有效管控發熱缺陷

根據熱擊穿理論，由于絕緣介質損耗的存在，固體絕緣介質在電場中會逐漸發熱升溫，溫度的升高又會導致固體絕緣介質電阻下降，電流進一步增大，損耗發熱也隨之增大。在絕緣介質不斷發熱升溫的同時，也存在一個通過電極或其他介質向外不斷散熱的過程。當發熱較散熱快時，介質溫度會不斷升高，以致引起絕緣介質分解碳化，昀終擊穿。

電纜故障大部分發生在電纜終端處，這與終端的質量、預處理工藝、安裝工藝密切相關。由于施工工藝或材料質量等方面的問題，電纜頭內線芯、接頭端子等導體部分往往容易出現發熱缺陷。由于電纜受力不正，接線端子與接線柱存在一定角度接觸不良造成發熱，或是由于錯誤使用墊片造成發熱。發熱缺陷處理通常較簡單，只需停電拆除電纜頭檢查發熱點對癥處理，一旦發熱缺陷沒有及時發現造成故障，可能會造成開關柜部件損壞，維修更換將變得復雜，擴大停電影響。因此電纜頭測溫已是電纜線路運維的重點工作之一。導體發熱與電纜熱擊穿機理共同作用下，昀終導致電纜絕緣擊穿，形成故障。常規的測溫手段，采用點溫槍或熱成像儀對待測部位進行測溫，由于電纜頭在開關柜內部，無法直接測溫。有的開關柜柜門配置有觀察窗，但是可操作空間受限，測溫依然無法開展。

應對措施：1、從開關柜內部安裝測溫裝置傳感器采集溫度，需要分兩部分開展，由于需要打開出線間隔柜門進行安裝，需要在間隔停電的情況下方可進行，結合檢修工作配套整改安裝，逐步解決存量部分，對于新投運間隔同步開展測溫裝置傳感器安裝，確保增量部分全面監測。同時隨著電網自動化、智能化發展，環網柜通常也具備遠程通訊能力，可實現在線監測實時報警。

三、防誤功能不完善

環網柜類型繁多，部分環網柜由于投運時間較早，受限于當時的配網設備水平及運行規劃，大部分沒有配置完善的防誤功能，隨著配網線路的可靠性要求逐漸提高，大部分線路已經牽手成為環網，供電方式隨時可能發生改變，開關柜進出線若不配置帶電閉鎖功能，則存在帶電誤合接地刀閘的設備風險，造成惡性誤操事件，供電部門已將此設備風險納入反措整改，列為設備固有風險。主要體現在以下幾個方面。

開關柜的二次核相孔使用的發光二極管或氖燈珠壽命普遍較短，損壞情況較為普遍，不能可靠指示電纜帶電狀態。

一是帶電指示器狀態指示燈容易損壞，不能正確指示電纜帶電狀態，當指示燈損壞時，會誤導運行操作人員致使其以為電纜側不帶電，發生帶電合接地刀閘的惡性誤操作事件。

二是帶電指示器在白天強光環境下辨識度低，給操作人員操作核實亮燈狀態帶來不便。

三是配電網現已逐步完善五防要求，帶電指示器僅起到提示作用，不能滿足設備五防要求，不具備強制閉鎖功能的開關柜已被列入設備固有風險清單亟需整改。

應對措施：控增量、去存量，避免新增固有風險，整改現有固有風險，在整改完成前，采取措施對風險進行管控降級。

）對于新增環網柜開關柜，電源進出線、聯絡開關間隔，除配置傳統的開關機構互鎖，可從設計上要求配置電磁鎖，在電纜側帶電時閉鎖接地開關，從根本上杜絕帶電合接地開關的設備風險。一是對于存在倒供電的間隔如電源進出線、聯絡線間隔配置電磁鎖，二是做好設備出廠驗收管控，確?，F場設備跟設計方案一致，三是做好現場施工管控，確保施工一次接線按照設計方案實施，避免接線錯誤導致防誤功能失效，導致新投運設備存在固有風險。

）對于存量部分，由于基數較大，短期內通過更換環網柜來消除固有風險并不現實，通過設計一種開關柜進線帶電閉鎖裝置，來改造早期未配置進出線柜帶電閉鎖功能的環網柜

）未開展改造前，采用懸掛固有風險警示牌進行提示，降低發生惡性誤操作事件的風險。涉及接地操作前后應進行對比觀察，停電前檢查帶電顯示裝置指示有電，停電后檢查帶電顯示裝置指示無電，方可確認電纜側無電，具備接地檢修條件，才可進行合接地開關操作。

）做好開關柜帶電顯示裝置的巡視和維護工作，確保帶電顯示裝置工作正常。

結語

開關柜風險防控需要從日常運維出發，提升人員技能水平和強化責任意識，結合現場具體情況，根據開關柜類型，所處環境的不同進行專項分析。電網智能化，配電自動化的推進也對開關柜的可靠運行提出了更高的要求。本文從電網安全、設備安全、人身安全的角度對部分風險進行了分析探討，提供風險治理的思路和方向，只有確保風險可控在控，才能確保電網安全穩定運行。

參考文獻

[1]李喜堂，陳超.高壓開關柜絕緣事故的原因分析及防范措施[J].工程技術（引文版），2016（11）：00271-00271.

[2]李平.無源無線聲表面波傳感器及儀器系統研究[D].重慶大學， 2003.

作者簡介：董昊（1992.7.27），男;重慶合川;漢;大學本科;助理工程師;研究方向：配電線路、設備運檢。