基于电力系统的10kv开关柜故障成因及优化方法分析
【摘要】在电力系统中，10kv高压开关柜是非常重要的装置，而其故障的发生将会大大降低电力系统的运行效率，影响系统运行的安全性和稳定性，不仅会在一定程度上增加电力工程的建设成本，还会对操作人员的人生安全造成很大的威胁，因此，对10kv开关柜故障的成因进行认真的分析和研究，并结合故障的具体情况找出相应的防范措施和优化方法非常重要。文章将对基于电力系统的10kv开关柜的故障成因进行分析，并提出了防范故障的措施和方法。
【关键词】电力系统；10kv开关柜；故障成因；优化方法
近年来，随着电力行业改革的不断深化，10kv开关柜的使用也越来越广泛。10kv开关柜不仅能够保证电力系统安全、稳定的运行，还具有在各种故障下断开连接设备的功能，在一定程度上保证了操作人员的人身安全，降低安全事故的发生率，而若10kv开关柜出现故障，电力系统的安全运行就得不到保障。因此，电力企业必须加强对电力设备的管理，深入研究10kv开关柜故障的成因，并找出科学、有效的防范措施和优化方法，使10kv开关柜在保证电力系统安全稳定运行方面发挥更加重要的作用。
1 基于电力系统的10kv开关柜故障的成因
1.1 10kv开关柜自身的绝缘能力
10kv开关柜绝缘能力的强弱是引起开关柜故障出现的重要因素。目前，市场上很多电力产品的质量层次不一样，如果在电力工程中使用了质量低劣的电力产品，会直接破坏开关柜的绝缘能力，比如避雷器手车和pt手车的外观尺寸、内部元器件的配置不统一，其在实际使用过程中易受外部环境的影响；有些电力系统中，低于10kv电压等级的成套设备的主回路使用的铜排规格不统一，有的甚至还通过增加绝缘层来提高铜排的安全性，电力系统长期处于高负荷的运行状态，必将在一定程度上损坏铜排，而其绝缘层也会在这个过程中逐渐趋于老化，容易引起放电事故。另外，爬距和空气间隙过小也会影响开关柜的绝缘性能，或者对设备进行结构改造后没有采取相应的绝缘措施，使得开关柜在正常使用的过程中绝缘易出现问题，大大增加了故障的发生率。
1.2 电力设备和材料的质量问题
在电力工程中，涉及到的设备和材料是多种多样的，其质量的好坏直接影响着电力系统的运行状态和性能。10kv开关柜比较常见的故障是由于隔离触头质量的不合格，导致手车柜的隔离触头接触不良，最终造成电弧故障。有些材料的质量和性能与电力相关标准材料质量的规定还存在着一定的差距，比如绝缘子头部内部的绝缘能力较弱、环氧浇注互感器和酚醛氧玻璃绝缘子质量差等，这就使得电力系统在正常运行的状态下易出现尘埃积聚和受潮的现象，加快了构件绝缘性能的老化速度，有些电力设备甚至在正常的状态下仍会出现爬电的情况，大大
影响了电力系统的安全运行。
1.3 运行环境和设备老化的影响
在电力系统的长期运行中，10kv开关柜很容易受到外在条件的影响，开关柜作用的发挥。比如常见的污闪事故，其实，在正常的条件下，10kv开关柜是不会出现污闪事故的，当运行环境处于潮湿状态时，绝缘子和母线表面就会有大量尘埃积聚，影响开关柜的正常运行，长期处于潮湿环境中就会导致污闪事故的发生；另一方面，绝缘子的泄露距离过小，难以满足污秽和潮湿环境的影响，在一段时间运行后，污闪事故的发生率就会大大增加。同时，随着社会的用电量不断增加，之前安装的电力设备开始逐渐老化，电力系统中各种装置和元器件的性能都在逐渐下降，比如真空断路器在使用过程中其电流值逐渐达不到标准或处于异常变化中，使更多真空泡的真空度降低或受到损坏，真空断路器的整体性能就会大大降低，易出现短路故障，严重影响电力系统的供电质量和运行的稳定性。
1.4 人为操作的影响
10kv开关柜中的断路器是一次设备，而电力系统的运行电压高、电流大，断路器面临着这样的环境容易出现故障，电力系统的内部情况就会发生变化，导致电压出现异常现象。进而影响到变压器的正常运行，严重的时候变压器甚至会被烧毁；在设备的安装过程中，安装人员操作不当破坏了设备的原有结构，比如元器件接入不标准、接触的电阻过大导致故障问题出现；在系统运行过程中，静触头或动触头长期使用，相互之间的机械磨损会大大减小接触点或面，触头之间易出现接触不良的现象；一次设备保护包括母差动作保护和差动保护，当发生母差保护动作时可以直接断定故障的位置变压器内部或者二次回路上，这些故障会影响保护装置的运行。
2 基于电力系统的10kv开关柜故障的优化方法
2.1 合理选择材料
在进行电力系统设计的时候，必须注意对10kv开关柜故障的防范。对于10kv开关柜的设计涉及到的主要设备有柜体、断路器等一次元器件，必须严格、科学、合理的选型，深入了解并掌握各种元器件的性能，对各种元器件进行科学的分布，并确保其运行环境的良好，保证开关柜优化设计的稳定性和可靠性。对于变电站和开关站来说，必须选用高性能材料，以提高设备的安全性和稳定性；不断对保护装置的运行方式进行改善，当断路器容量不足的时候，必须立即更换，同时要重新设计重要参数，为电力系统的安全运行提供保障。
2.2 加强检修和监测力度
要加强对10kv开关柜状态检修，检修的时候必须严格遵守基本流程，首先进行数据收集，并对电力设备进行综合分析，然后做出检修决策。由于外部环境对10kv开关柜有很大的影响，因此，可建立功能齐全的监测系统，在监测内部
设备运行状态的同时，加强对环境的监测力度。根据监测系统做提供的数据按照相关规程和设备运行要求对设备进行全面的评估和分析，根据评估结果明确设备运行状态的标准，以便及时发现故障，拟定更科学的处理决策。对于环境的监测，除了通过监测系统的数据对环境做出相应的改善，也可通过加装通风窗或滤网的方法减少外部进入开关柜的灰尘，或安装红外线灯降低开关室内的潮湿度。
2.3 合理设计爬电比距
爬电比距是设计10kv开关柜的重要参数，合理设计爬电比距能够保证电力系统的正常运行。根据相关标准，当10kv开关柜中的各组件和其支持绝缘件的外绝缘爬电比距为纯瓷绝缘的时候应不小于18mm/kv，为有机绝缘的时候应不小于20mm/kv。电力企业要严格控制组配件的规格，确保电力系统的优越性和稳定性。
3 结语
总而言之，10kv开关柜作为电力系统中重要的装置，其引起的故障必然会严重影响电力系统的整体性能和系统运行的稳定性，不仅会大大增加电力工程的建设成本，还会严重威胁到工程操作人员的人身安全，因此，故障维护人员要根据故障的具体表现形式对故障级别进行判断，并根据故障的现象找出故障的生成原因，以保证能够准确的锁定故障，制定更科学的安全防范措施，为电力系统安全、稳定的运行提供坚实的保障。
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