一起充气开关柜故障分析及反措

一起充气开关柜故障分析及反措

曾南华

（深圳市前海联合发展控股有限公司广东省深圳市518054）

摘要：通过对一起发生故障的10kV专用电缆线路SF6环网柜漏气故障进行深入分析，推断造成故障的主要原因是电缆终端施工安装质量存在缺陷，接线端子接触电阻过大、温升加快导致电缆终端绝缘层破坏，引起气室与电缆终端处发生漏气，并提出反事故措施。

关键词：全封闭；环网柜；故障分析

0引言

2017年4月，巡查深圳市前海合作区运行中的110kV花卉变电站某10kV专用电缆线路，发现5#环网柜六氟化硫气体显示泄漏完毕，设备处于缺陷运行状态，为防止缺陷进一步扩大造成停电事故或人员伤亡事故，立即组织开展环网柜换新、故障环网柜整改修复及故障分析工作。

1线路概况

该回电缆线路于2013年5月投产，故障前已运行约3年11个月，主干线电缆长度约6.3千米，分支线电缆长度约21.3千米，电缆型号为YJV22-15kV-3×300mm2，全线采用电缆沟、埋管敷设方式，该回电缆线路主要服务于前海合作区多个建设项目施工用电，环网柜采用全封闭全绝缘型式，适应集中建设区较恶劣的运行环境。

2结构特点

2.1全密闭全绝缘

环网柜按结构可分为共箱式和单元型两大类。此故障共箱式环网柜由4路负荷开关共箱组成。由于负荷开关装置和硬母线密闭在同一个不锈钢金属外壳内，具有全绝缘、全密封的结构特点。所有高压带电部分位于不锈钢箱体内，箱壳为不锈钢密封焊接，充入工作压力1.4Bar的SF6气体，防护等级IP67。可安装于潮湿、多沙多尘、盐污、箱式变电站和任何空气污染易引发表面污闪的场所，而不必采取其他特别的预防措施，无需母线清扫和防小动物。即使熔断器小室也具有IP67的防护等级。扩展母线为完全绝缘和屏蔽的，以保证不受外部环境变化的影响。其结构紧凑简单，操作灵活，安装方便、具有多重联锁。

2.2较高的安全性

所有带电部分封闭在SF6气室中，开关具有可靠的泄压通道，通过了20KA/1s的内部燃弧试验。负荷和接地开关为三位置开关，简化了相互之间的联锁，电缆室盖板与负荷开关之间具有可靠的机械联接，进线单元可安装灭弧器，选择这种功能可满足内部电弧控制的需要。

3故障情况及分析

3.1电缆头有碳化燃烧的痕迹

经解剖此环网柜，第二个单元的三只电缆套管拆下来后，发现套管表面有严重的热击穿现象，电缆头有碳化燃烧的痕迹（见图），推断电缆头在制作过程中未能严格按照制作工艺加工。如果是电缆头本身质量有问题，则出现的故障特点应是直接击穿而不是产品碳化燃烧。共箱式环网柜用在户外时安装高度往往较低，而安装工艺上对电缆各相线芯的长度限制严格，对安装的精度要求高。

现场照片

3.2电缆接线端子与套管桩头虚接

电缆接线端子与套管桩头虚接、不是处于同一平面上，相互之间产生一定的应力，接线端子反翘接触面产生一定的缝隙，而引起接触电阻增大，安装完成后达不到足够的压缩力造成长时间接触不良。接触电阻过大温升加快导致电缆头的绝缘层破坏，为此次事故埋下了隐患。通常情况下，三芯电缆在接线端子压接完成后长度确定，而制作电缆终端头时误差必然存在，施工时必然会对电缆施以各种力进行调整以配合安装到位，这些力可能会对套管产生受损、接触不良等后果。

3.3气室SF6气体泄漏

据上述分析，电缆头和套管故障后，进而造成气室与电缆头处发生密封缺陷SF6气体泄漏。因此气室故障也是电缆头施工安装工艺不良的另一种表现形式。腔体SF6气体泄漏可造成气室内SF6气体密度降低，导致开关在正常运行时或操作中气室内部动静触头间发生放电短路故障。

4设备修复

针对此次环网柜故障情况，对箱体采取开箱更换202套管三只、六氟化硫充气、氮气检漏、表面卫生防锈清理、更换变形钣金件4条、工频耐压实验等整改措施，柜子修复后作为备用，以备现场应急之需。

5应对措施

5.1技术措施

（一）适当提高共箱式环网柜电缆室的高度或提高环网柜基础改善电缆室安装空间和条件。因受现场施工环境的限制，共箱式环网柜的肘型电缆接头难以安装到位和符合标准。提高共箱式环网柜电缆室的高度，一方面是从产品设计优化上提升高度；另一方面可以抬升环网柜基础，使下方电缆沟深度较好满足电缆弯曲半径，便于应力锥和接线端子是施工作业，使安装工艺符合要求。

（二）加强电缆头安装时的工艺要求，安装时一方面要克服接线端子平面从倾斜到平行的扭转力；另一方面是一定要使用力矩扳手，特别是对于共箱式环网柜的肘型电缆接头，按照产品安装旌施工工艺规定的力矩值对螺栓进行紧固，避免施工人员使用普通扳手凭感觉和经验对螺栓进行紧固，造成潜在缺陷隐患。

（三）为防止气体渗漏后不能正常灭弧，需在环网柜开关面板上加装SF6气压仪和低气压闭锁功能，避免运行人员在操作时发生安全事故。

5.2管理措施

（一）按要求做好开关设备的周期性维护和保养：紧固全部电气连接件（开关内部连接件除外）；做好可见部件（如电缆室、仪表室等）的防尘除尘，并进行外观检查；对所有开关包括接地开关进行一次合闸/分闸操作；检查所有部件应完好，无明显放电痕迹或损伤，连接接触面处无明显的过热现象，发现任何不合格部件应予以更换修复。

（二）加强对运行中环网柜的温度的监测：由于环网柜是封闭的开关柜，在运行中不能随时打开，目前各类测温仪器不能直接测量电缆头处的温度，因此在运行中可以使用红外成像测温仪测量环网柜电缆室的前面板温度，对比临近备用间隔或轻载间隔是否存在明显的温度差，以便判断电缆头是否异常，必要时在电缆头处设置温度传感器，实时检测接头处的温度变化。

（三）加强电缆头运行参数的监视：此类柜子有下门板，必要时巡查监测人员可以打开，使用测温仪器直接、相对准确地测量电缆接头处温度；检查、确保电缆头在正常的载流、过压能力、温升范围内运行，建议加装在线远程监测装置。

（四）做好预防性检查、试验及评价：定期对高压电缆头的绝缘

强度和机械强度进行预防性检查和试验。动态对电缆头运行环境、劣势、趋势进行评价、分析和控制。

6结论

据供电部门统计数据，电缆头故障约占配电设备故障的八成以上，潜伏期是运行后的2—5年。针对电缆头施工安装质量存在缺陷引起气室故障问题，应从环网柜设计、电缆终端安装工艺、土建设计等方面采取措施治本，运行阶段也应加强设备的监测、维护管理，才能从根本上降低配电电缆线路故障率，保障配电线路安全可靠运行。

参考文献：

[1]刘柱揆，丁心志，陈福明，许守东，董涛.开关柜电弧故障及其测量方法研究[J].电网技术，2017，（04）：1345-1349.

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[5]鲁静.开关柜带电检测系统设计[D].华北电力大学，2015.

[6]《电力电缆线路运行规程》（DL/T1253-2013）

[7]《电力设备预防性试验规程》（DL/T596—2005）

作者简介：

曾南华出生年月：1982年2月性别：男职称：工程师学位：工学学士研究方向：配电技术管理