10k V环网柜常见故障和检修措施分析

10k V环网柜常见故障和检修措施分析

傅晨 张剑峰

嘉兴恒创电力设计研究院有限公司供配电服务分公司 浙江嘉兴 314000

摘要：环网柜又称充气柜、固定式负荷开关柜,是一种中压二次配电开关设备。目前,国内城市配电网使用的环网柜主要以负荷开关或断路器+隔离开关作为进线或环网出线。文章分析了几例环网柜典型故障现象及其形成原因,探讨了减少环网柜故障率的技术措施和管理层措施,希望为10kV环网柜常见故障的处理提供一定的参考。

关键词：10kV；环网柜；故障；检修

1导言

在电力系统中，环网柜作为内部的电力负荷分配点，起着电网分支、分段和联络的作用，能够提高供电可靠性，在县域配网的改造中应用越来越广。在电网中，10kV环网柜作为小区域电网配电变电的核心设备部分，其安全运行对于电网有较大的意义，尤其在环网柜电缆接头位置，易由于高温出现问题。

2环网柜概述

为使得用户用电的可靠性得以提升，一般用户可以接入多个电源系统，继而供电网络需要设计成为环形。这种供电的方式被称为环网供电。在住宅小区，工矿石油、化工企业工厂、商场、地铁站、机场等大型公共建筑设施等交流配电系统中，一般都采用环网供电。这些配电系统中负载容量小，一般使用配有高压熔断保护或断路保护的负荷开关来控制高压回路，系统中使用的高压开关柜也称为环网柜。环网柜因其接线方式相对较为灵活，能匹配不同配电网络结构的使用要求，在电力建设系统中系统是非常必要的部件。

3配网环网柜现状

3.1环网柜分布状况

其分布状况大概有2种：

零散分布型。通常为了解决某种受限因素，替代原有的分段开关、柱上开关等方案，环网柜方案在实际场景中得以应用，它能更好的发挥环网柜的分支、分段和联络作用，在县域配网各局部零散存在，呈零散分布型。

集中分布型。随着县域城镇化推进、聚集，环网柜集中应用方案势必能够最大化彰显优势，它能够更好节约空间资源、优化网架布局、提升电网互联，是县域城镇化集中化的最优选择。目前，环网柜集中分布型在县域配网中已陆续出现，是零散分布型的集中化。

3.2环网柜运维状况

目前，县域配网环网柜大多采取常规性运维模式，同其他杆（塔）上设备周期性维护一样，结合设备缺陷及定检周期，模式固化，具有一定的盲目性；此外，考虑到有些设备尚未实现配网自动化，无法实时监控运行状态，影响缺陷及时发现及处理，具有一定的滞后性。

410kV环网柜常见故障及原因

在实际的监测运行过程中10kV环网柜常出现的故障有机构卡死、单一套管烧毁、环网柜整体烧毁、开关损坏等。下面就具体调研中出现的问题进行探讨。

4.1机构卡死

日常巡视中发现10kV某环网柜4间隔开关均严重卡涩，不能进行正常分断操作。

环网柜处于电缆通道上，与地下污水通道相连，运行环境恶劣，存在环网柜凝露现象及机构锈蚀情况，致使环网柜4个间隔机构均已卡死。

4.2单一套管烧毁

情况1：某线路电流I段动作，查线发现有环网柜302间隔短路，环网柜其余3间隔正常。

据了解该环网柜已投运9年，根据现场查看分析，该环网柜备用间隔302开关虚位，负荷开关实际未断开（负荷开关处于分位），加之持续的降雨天气以及通道与地下污水通道相连，运行环境恶劣造成环网柜内凝露现象严重，绝缘老化发热（此类型环网柜不具备红外测温条件），最终造成了302间隔三相短路接地故障。

情况2：对设备进行日常巡视、检测的过程中发现，该环网柜304间隔C相套管发热，T头附件与环网柜套管连接处存在碳化痕迹，随即安排停电检查（不影响用户），发现该环网柜304间隔C相电缆T头及套管均烧损严重，需及时更换环网柜。

该环网柜已投运10年根据现场情况分析，环网柜T头老化发热，高温下T头附件发生碳化，并造成环网柜套管破裂损坏。

510kV环网柜故障维护措施

5.1防止开关柜带电合闸接地开关误操作的措施

①坚持验电,及时发现带电回路。②正确判断正常带电与感应电的区别,防止误把带电当静电。③认真吸取事故教训,防止类似事故再发生。④制定完善的操作规程,并在接地操作位置设警示牌和安装挂锁。⑤安装带电防误接地闭锁装置闭锁接地刀闸,有电时不允许接地刀闸合入。

对于空气绝缘开关柜,同时或部分采取以上5种措施,可有效地防止开关柜带电合闸接地开关这种严重的误操作。由于充气式环网柜是全密封开关柜,故无法实现高压验电,只能通过带电显示器判断高压是否带电,电力行业标准DL/T538明确规定“仅凭带电显示装置的显示还不足以证明系统已经不带电”。比较以上5种措施,其中第5条针对充气式环网柜应该是最有效、可靠的防误措施。

5.2建议运维模式

本文结合现行实际，从人、制、物三方面出发，构建了一种闭环运维模式来规避现行模式的弊端。

人：由于缺乏环网柜运维相关经验，运维人员难以准确把握设备状态，需要开展相关能力培训；此外，应结合相关运维制度、设备备品备件来丰富运维人员经验。

制：由于缺乏环网柜运维相关制度，现行模式难以充分发挥制度实效，需要开展相关制度汇编；此外，应结合运维人员队伍、设备技术特点来详尽运维制度标准。

物：由于缺乏环网柜重要备品备件，事故处理难以及时消除设备缺陷，需要开展相关物件储备；此外，应结合运维人员能力、设备相关制度来指导设备物件采购。

该模式能够有效规避现行模式的弊端，利于县域配网环网柜进行更有效地运行维护。

5.3过零检测电路

过零检测的作用可以理解为给MCU控制芯片提供一个检测信号,D5、D6电压取自抽压电容端,经过D5、D6全波整流形成脉动的直流波形,电阻分压后,经过电容滤波,滤除高频成分,形成C点电压波形,当C点电压大于0.7V时,三极管Q2导通,在三极管的集电极形成低电平,当C点电压低于0.7V时,三极管截止,三极管集电极通过上拉电阻R4,形成高电平,这样通过三极管的反复导通、截止,在芯片过零检测端口D点形成100Hz脉冲波形,芯片通过判断脉冲数量及时间确定高压母线是否带电。这个过零脉冲检测法相比电压采样AD判断法更为准确,不会误动作。

5.4环网柜故障防范措施及建议

1）加强电缆通道治理力度，积极申请相关项目进行电缆通道的治理，对积水严重、存在中间接头的检修井以及设备井做防水、清淤处理，改善电缆运行环境，防止潮气或进水等情况造成绝缘老化。逐步开展设备防凝露工作，并整改设备基础无通风的情况。

2）针对现行环网柜无法进行红外测温的情况，积极进行技术改造。针对新增设备联系相关厂家改造电缆柜门，实现开展对环网柜间隔内电缆T头及电缆的红外测温工作，并计划逐步推广（在业扩工程项目将通过技术协议规范相关具体要求）。针对现有设备，计划结合停电工作现场对电缆柜门进行开观察孔改造。

3）建议配网系统中性点接地系统根据线路情况变化，当变电站母线出线中电缆化率很高时应采用中性点直接接地或经小电阻接地系统（如110kV中区变电站），电缆有特殊性，当电缆发生故障时基本为永久性故障，且电缆单相接地容易在环网柜、分支箱、中间接头处造成故障扩大。

4）建议物资口招标及标准制定时配网采用A类阻燃材料制作的电缆终端、T头、肘头、中间接头等电缆附件以及电缆，如GWLYJE或GZRYJV等电缆型号（价格比YJV22型电缆高10%左右），耐火温度达到1000度，可以有效阻燃，防止电缆起火造成事故扩大。建议变电站内出线电缆采用阻燃性电缆，电缆设备（环网柜、分支箱、箱变）采用阻燃型电缆附件。

结束语

综上所述，经过初步调试运行，本文设计的环网柜在线监测装置监测可靠，测温数据传输、误差值满足使用要求，达到了所需功能。探索集中检修试验工作方式，结合现有停电机会或安排集中检修试验对投运时间久，状态评价异常的设备进行停电试验，及时发现设备问题并处理。严格执行电缆头制作人员持证上岗制度，对电缆头制作过程跟班验收，提高电缆线路管理水平。

参考文献

[1]陈红友，王晓冬.基于单片机的温度监测系统设计[J].物联网技术，2017(4):112-113.

[2]杨明辉.环网柜状态监测与故障告警系统的设计与实现[D].北京:电子科技大学,2012.