10 kV环网柜的常见故障和预控措施

罗顺熹

摘  要：在电力系统中，10 kV环网柜具有重要作用，一旦发生故障，将直接影响用户的正常生产、生活。通过分析10 kV环网柜出线电缆故障，归纳其主要故障，并有针对性地提出一些预防措施。

关键词：供电系统;环网柜;常见故障;预防措施

中图分类号：TM732              文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.134

在我国的城乡电网中，10 kV供电系统是一个重要的中低压供电节点，其稳定性直接关系到电力企业的安全供电和电力系统的稳定运行。10 kV环网柜作为基础环网柜，具有高效、简便的优势，在城市电网中得到了越来越广泛的应用。为了充分了解环网柜的运行情况，减少事故的发生，本文分析了环网柜运行中的常见故障，并提出了相应的预防措施。

1  10 kV环网柜概述

一般来说，配电线路运行通常采用小容量、多分段的环网开环方式，其优点在于不仅能够满足电能质量的需要，还能提高供电系统的安全、可靠性。图1为环网线路结构，其以主线、副线环网结构为基础，利用内置开关的高压分支箱替换原有的环网柜。

图1  主、副线带开关的环网结构

1.1  环网柜的组成

环网柜作为高压开关设备，其功能在于可进行环网供电，通常被设置在钢板金属柜体之中，或者为拼装间隔式的环网供电单元，负荷开关和熔断器是其核心组成部分。

1.2  环网柜的特点

环网柜的特点主要有：①为抵御室外恶劣的运行环境，环网柜在设计之初就采用了全绝缘和全封闭的结构，以满足实际需求;②环网柜不仅体积小，而且重量轻，其原因就在于柜内所有部件排列秩序紧凑，从而有效提高了环网柜的利用率和工作效率;③与其他电气设备相比，环网柜的设计结构并不复杂，安装过程也较为简单，而且在实际运行中便于操作，安全性、可靠性较高，即使发生故障，维修也比较容易。

1.3  环网柜的分类

空气绝缘和SF6绝缘是环网柜较为常用的方式，二者主要功能一致，即皆可分合负荷电流，也能开断变压器空载电流和短路电流。电缆线路的充电电流和一定距离的线路架空能够有效控制电力系统，确保其正常运行。无论是环网供电，还是终端供电，环网柜的作用至关重要。在环网柜中，其负荷开关通常为切断负荷、隔离电路、可行靠接地三工位，而SF6式、产气式和压气式负荷开关可确保三工位的实现。

2  10 kV环网柜的常见故障

2.1  电缆问题

长期以来，电缆接头是设备安装过程中比较突出的一个问

题。就国内目前情况来说，进口的箱式环网柜和电缆连接器，其设计风格多为欧式，优点在于其采用单芯的电缆结构，便于安装固定，不仅排除了电缆与套管之间的扭转力矩，也确保了套管终端装置的贴合性，从而有效降低了事故发生率;与之相反，国内的三芯电缆，不仅安装复杂，而且电缆的连接也常常出现问题。

三芯电缆只能够对电缆的外护套进行固定，而单相固定的可靠性较差，因此连接后，在电缆自身重力的作用下，加上电源摆动的影响，电缆保护套会受到来自单相的扭矩作用。在三芯电缆的安装过程中，其扭动电缆通常需要借助于外力。而在环网之中，单芯电缆满足对电缆高度和面积的要求。受长度所限，电缆安装的核心阶段对精度的要求较高，因此，必须加大调整力度，以免套管破裂，并防止其他事故的产生。

电缆较为普遍的问题有以下两种。

2.1.1  环网柜与三芯电缆连接处故障

在安装过程中，三芯电缆通常要核对程序，其固定需要借助外力扭动，从而导致内部应力的产生，并在安装后逐步释放出来。套管受到恢复力矩的作用，致使其出现裂纹，严重时，会造成高压短路。

2.1.2  环网柜电缆头处故障

环网柜体积较小，且小室空间不大，因此，其制作电缆接头的工艺水准要求较高。一旦导体、屏蔽层和半导体未得到妥善处理，使电缆接头爬电距离未达到标准，就会导致电缆被击穿。

2.2  绝缘问题

由于某些不确定原因，经过多次开关操作后，极易使绝缘板与导电体之间产生松动，影响其固定性。由于线路受到振动的冲击会产生间歇性的放电，加之环网柜中的各电气元件均处于密闭环境，因而难以及时发现故障，也无法确定故障段，导致放电产生的电流击穿隔热板而酿成事故。发生绝缘问题时，持续地放电也会使电流互感器外绝缘发生闪络，进而出现相间或相对短路。在柜体内的小室中，由于各部件未被分离，电弧会冲击裸露在外的母线，所以不能放松对环网柜的检测，应及时处理安全隐患。

2.3  母线连接故障

具有全绝缘和屏蔽等特点的插拔式硅橡胶连接器，其导电可靠性较高，且受周围环境影响极小。在实际工作中，可根据需要任意连接组合，因此，环网柜扩展母线得到了广泛的应用。但一旦气体发生泄漏，就会导致环网柜的绝缘水平降低，灭弧能力也随之下降，从而造成母线连接发生故障和绝缘击穿。

3  10 kV环网柜故障的预控措施

3.1  环网柜的维护

无论是充气柜开关，还是环网柜的模块设计，均处于封闭

状态。为不受外部环境的影响，其所有开关和带电元件都设置于密闭的壳体中，其优点在于不仅保证了线路运行的可靠性，也保护了操作人员的人身安全。关于环网柜的维护，应注意以下几点：①主干网上应最低程度使用分支箱。原因在于其虽具有操作简单、接线灵活的优点，但作为电缆输电线路的节点，分支箱仅仅起电缆的分支作用，而不能调节所有的线路。②应配置连接于母线上的PT。原因在于其不仅是电动操作的电源，而且也是配电网自动化监控终端的电源。③回路数要预留充分。在环网柜、电缆分支箱以及环网型箱式变压器中，要预留出一定数量的线路，也可开断主干电缆，以并进新的环网柜。④为及时、准确查找事故故障段，实现配电线路的自动化，可将故障显示器设置于电缆线路的一侧。

3.2  电缆连接问题对策

对电缆环网柜的高度进行适当调整。经研究发现，共箱式环网柜的内部连接受制于柜体空间大小，因此，只要提升环网柜台的高度，就可以使安装环境得到有效改善。这样一来，不仅保证了电缆护套部位处于适当空间，也可调整电缆芯的长度，使其与连接器匹配。

充分考虑套管接触面的导电能力。如果电缆连接部位发生故障，将导致接线端子部位接触不良，导电面积也将随之缩减。当导电部件处于密闭的环网柜绝缘套内时，由于热量无法迅速消除会产生降容问题，一旦有较高电流通过时，就会导致高温故障。因此，为避免该类事故的发生，及时排除所产热量，10 kV环网柜内应采用外径32 mm的铜管，所用电缆的截面面积应达到240 mm2或300 mm2。

4  绝缘问题的处理措施

要及时发现和处理环网柜内部部件的绝缘问题，以降低事故发生率。在安装设备时，应提升母线的绝缘性能，室内尽量采用绝缘性能较好的材料。在环网柜中，其导电体对相间和地的空气距离不能低于125 mm，绝缘材料的爬距不能低于230 mm，而瓷器部件也不能低于210 mm。与此同时，对绝缘重点部件，例如支座绝缘子、断路器和支持绝缘子等，应给予高度关注，明确其放电多发位置。

5  结束语

环网柜故障多半是由安排设置不合理或操作不当引起的，因此，必须按照相关规范，结合实际，认真、细致地进行相关操作，以降低故障率，保障电力系统的稳定运行。配电网管理人员一旦检查出故障，就要及时处理，以提升供电系统的维护水平。

参考文献

[1]张艳萍.10 kV环网柜维护中的常见问题探讨[J].科技传播，2010，27（13）：214-216.

[2]马永福.浅谈10 kV高压开关柜的检修维护[J].机电信息，2013，24（09）：120-122.

〔编辑：王霞〕

10 kV Ring Main Unit Common Faults and Pre-control Measures

Luo Shunxi

Abstract： In the power system， 10 kV ring main unit has an important role in the event of failure， it will directly affect the users normal production and life. By analyzing the 10 kV ring main unit outlet cable fault， summarized its main fault， and puts forward some preventive measures.

Key words： power systems; ring main unit; troubleshooting; precautions