高压开关柜故障分析及处理Prepared on 24 November 2020高压开关柜故障分析及处理摘要高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，高压开关柜按作电压等级在~550kV的电器产品。

目前运用广泛，主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场。

因此对高压开关柜进行正确的日常维护和故障分析及处理是相当重要的事情，保证人员及设备的安全，减少不必要的财产损失，避免引发蝴蝶效应。

关键词：高压开关柜，电力系统，日常维护，故障分析及处理，安全目录第一章绪论概述称套配电装置又叫成套配电柜，也是以开关为主的成套电器，故也俗称开关柜。

它用于配电系统，作为接受与分配电能之用。

据电压高低，它可分为高压开关柜和低压开关柜两大类：按装置地点的不同，又分户外式与户内式（ 10 kv 及以下的多采用户内式）；按开关电器是否可以移动，又可分为固定式和手车式。

可见，高压开关柜是成套配电设备的一种，是有由制造厂成套供应的高压配电装置。

在这种封闭或半封闭的柜中可装设各种高压电器、测量仪表、保护电器和控制开关等等。

通常一个柜就构成一个单元回路（必要时也可用两个柜），所以一个柜也就成为一个间隔。

使用时可按设计的主回路方案，选用适合各种电路间隔的开关柜，然后使可组成整个高压配电装置。

也具有占地少、安装使用及维护检修方便，适于大量生产等特点，故应用很广泛。

高压开关柜类型高压开关柜种类较多，分类方法亦有多种：按断路器的安装方式可分为固定式和手车式两大类；按柜体结构型式可分为开启式与封闭式两种；还可分为一般环境和特殊环境用（后者包括矿用、化工用、高海拔地区用等）。

按电力行业标准DL/T404-1997的定义，高压开关柜（high-voltage switchgear panel）是指由高压断路器、负荷开关、接触器、高压熔断器、隔离开关、接地开关、互感器及站用电变压器，以及控制、测量、保护、调节装置，内部连接件、辅件、外壳和支持件等组成的成套配电装置。

这种装置的内部空间以空气或复合绝缘材料作为介质，用作接受和分配电网的三相电能。

由于国内外市场需求的日益多样化和国外代以先进技术的不断引进，20世纪80年来。

国内电器制造行业推出了几十种型号的高压开关柜产品，打破了高压开关柜过去几十年一直以少油断路器为主开关的GG-1和有限的几种手车式开关柜的落后局面。

新推出的高压开关柜所配的主开关元件有真空断路器、SF６断路器、负荷开关、接触器和熔断器。

高压开关柜按柜内主元件的安装方式分为固定式和移开式，简称固定柜和手车柜。

移开式高压开关柜又根据手车的位置分落地式和中置式两种。

按安全等级分为铠装式、间隔式和箱式。

按柜内主绝缘介质分为空气绝缘柜和气体绝缘柜（充气柜）。

按柜内主元件的种类分为以下几类：（1）通用型高压开关柜：以空气为主绝缘介质,主开关元件为断路器的成套金属封闭开关设备,既断路器柜。

（2） F—C回路开关柜：主开关元件采用高压限流熔断器（fuse）—高压接触器(contactor)组合电器。

（3）环网柜：主开关元件采用负荷开关或负荷开关—熔断器组合电器，它们常用于环网供电系统，故通常称为环网柜。

高压开关柜主要技术参数高压开关柜的主要技术参数有以下几项：（1）额定电压：（2）额定绝缘水平：用1min工频耐受电压（有效值）和雷电冲击耐受电压（峰值）表示；（3）额定频率；（4）额定电流：指柜内母线的最大工作电流；（5）额定短路是耐受电流：指柜内母线及主回路的热稳定度，应同时指出“额定短路持续时间”，通常为4s；（6）额定峰值耐受电流：指柜内母线及回路是动稳定度；纺护等级。

（7）纺护等级。

表为高压开关柜的主要技术参数表高压开关柜的主要技术参数高压开关柜的技术发展从20世纪60年代末期起，我国高压开关行业开始自行设计高压开关柜。

自80年代以来，随着引进消化国外产品，技术水平迅速提高，品种也迅速增加到几十种，有间隔式，铠装式、箱式等开关柜：有可移动式，也有固定式柜：在移开式产品中，不仅有落地式，也开发了中置式和双层柜。

同时还开发出在特殊场所，如铁路、矿山使用的开关柜。

目前我国高压开关柜的技术水平可归纳为：（1）．产品容量增大。

最大容量为：12kV柜：额定电流4000A，额定短路开断电流63kV。

柜：额定电流2500A，额定短路开断电流。

（2）. 产品品种齐全，能满足严酷条件、高寒、地震地区和矿山、铁道部门使用。

（3）. 可靠性提高，符合标准的金属封闭式开关柜逐步替代了老产品。

（4）. 应用新工艺装备的技术1）数控钣金加工技术。

已有数百家企业拥有数控加工设备“三大条件”，在此基础上的柔性加工系统，提高了壳体尺寸精度和生产效率。

2）较先进的涂装工艺设备。

喷漆生产和喷粉工艺线使产品防护能力和外观都有较大的提高。

3）专用的母线加工设备。

本论文的主要工作本文首先介绍的是选题背景，介绍了所研究高压开关的工作原理、电气特性、主要技术参数及高压开关柜的技术发展；结合工作实际分析其常见故障；再通过实际故障分析结果给出相应的解决方案。

第二章常见故障分析运行状况概述根据国际大电网会议对22个国家1978—1991年投运的千伏电压等级及以上的压气式SF6断路器进行的可靠性调查数据显示，在70708台高压断路器3769次操作事故中，操动机构故障占全部故障的%。

其中操动机构的机械故障为%，二次部分占全部故障的21%。

在我国，操动机构故障占全部故障的%，其中操动机构的机械故障占全部故障的55%，二次部分占全部故障的%。

中国电力科学院对 1989年—1997年22OkV及以上的断路器运行情况进行调查，故障统计情况为:拒动(拒合%、拒分%)、误动%(偷跳(一相偷跳))、开断与关合%、绝缘%、载流%、外力及其他%。

由此可见，动作失灵的故障所占的比例很高。

高压断路器常见故障及分析操动失灵表现为断路器手动或误动，由于高压断路器最基本、最重要的功能是正确动作并迅速切除电网故障，若断路器发生拖动或误动，将对电网构成严重威胁，主要是扩大事故影响范围可能使本来只有一个回路故障扩大为系统事故或大面积停电事故。

导致失灵的主要原因有：操动机构缺陷；断路器本体机械缺陷；操作电源缺陷等问题。

操动机构缺陷包括电磁机构、弹簧机构和液压机构，现场统计表明，操动机构缺陷是操动失灵的主要原因，大约70%左右。

对电磁与弹簧机构，其机构故障的主要原因是卡涩不灵活。

此处卡涩既可能是因为原装配调整不灵活，也可能是因为维护不良导致；造成机构机构故障的另一个原因是锁扣调整不当，运行中断路器自跳多半是此类原因。

各连接部位松动、变位，多半是由于螺钉末拧紧、销钉末上好或原防松结构有缺陷。

值得注意的是松动、变位故障远多于零部件损坏，由此可见，防止松动的意义并不亚于防止零部件损坏。

对液压机构其机械故障主要是密封不良造成的因此保证高油压部位密封可靠是特别重要的。

对机构的电气缺陷所造成的事故主要是由辅助开关、微动开关缺陷造成的，辅助开关的故障多数为不切换，由此往往造成操作线圈烧坏。

除此故障还有是由于切换后接触不良造成拒动。

微动开关主要是指液压机构等上的联销、保护开关。

有SW6型断路器的事故统计资料表明，其微动开关故障约占其机构电气故障的50%左右。

除辅助开关、微动开关缺陷外，机构电气缺陷中比例最大的为二次回路故障。

断路器本体的电器缺陷造成断路器本体操动失灵的缺陷皆为机械缺陷，其中包括瓷瓶损坏、连接部位松动，零部件和异物卡涩等。

为避免运行中灭弧室的油漏进三角箱，一般都把导电杆动密封调得很紧，当夏季气温上升时，动密封往往会把导电杆抱住，当断路器接到分闸命令时，导电杆运动要克服此抱紧力，往往晚几十至几百毫米才能完成分闸动作。

对这种“晚动”现象，在事故后仅检查断路器不易查出，只有看故障录波图才能发现。

为了避免此类事故发生在SW7-220型少油断路器检修工艺中已对导电杆的拨出力的允许范围作了规定，只要认真执行检修工艺，运行中便不会发生“晚动”事故。

断路器的操作电源缺陷也是造成操动失灵的原因之一。

在操作电源缺陷中，操作电压不足是最常见的缺陷，其原因多半是由于电站采用交流电源经硅整流后作操作电源，在系统发生故障时电源电压大幅度降低，或虽有蓄电池组，但操作电源至断路器连接线压降太大，使实际操作电压低于规定的下限，例如某变电站所因一条配电线路发生故障，断路器在重合闸时爆炸；另一个变电所44kV线路相位接错，合闸并网时断路器爆炸。

这些都是由于硅整流电源由本变电所供给当线路故障时，母线电压降低所致。

建议采用蓄电池和储能式操动机构，对已有变电所操作电源改造和完善并加强管理。

第三章故障处理检测与诊断造成断路器合闸失灵的原因是多方面的。

诸如合闸时操作方法不当，合闸母线电压质量达不到要求，控制回路断线以及机械故障等等，但归纳起来不外乎有两方面的原因：一是电气二次回路故障，一是开关和操作机构的机构械故障。

当断路器出现拒合现象时，作为运行值班人员应能首先区分是电气二次回路故障还是操作机构的机械故障。

区分二者的主要依据是看红、绿灯的指示，闪光变化情况以及合闸接触器和合闸铁芯的动作情况。

(1)当控制开关扭到“合闸”位置，红绿灯指示不发生变化，绿灯仍闪光而红灯不亮，合闸电流表无摆动，喇叭响，此种现象已说明操作机构没有动作，问题主要在电气二次回路上。

合闸保险熔断或接触不良。

合闸母线电压太低，依据《高压断路器运行规程》要求，对于电磁机构操作的合闸电源，其合闸线圈通流时，端子电压不应低于额定电压的80%，最高不得高于额定电压的110%，如果合闸母线电压太高或太低，均会造成断路器拒合。

合闸操作回路元件接触不良。

例如，控制开关的接点，断路器的辅助开关触点，防跳继电器的触头接触不良，都会使合闸操作回路不通，从而使直流合闸接触器线圈不能带电吸合，启动合闸操作回路发生拒合现象。

如果操作回路中接线端子松动，或者合闸接触器线圈断线等等同样会造成二次回路不通而发生拒合现象。

(2)当控制开关扭到“合闸”位置，绿灯灭，红灯不亮，控制开关返回到“合闸后”的位置时，红、绿灯皆不亮，同时报出事故音响信号，此时说明开关根本没合上，可能是在操作时，操作保险熔断或接触不良。

如果没有报出事故音响信号，合闸电流表指示有摆动，线路上也有负荷电流，并且机械分合指针指亦在“合”位，则说明开关已在“合闸”位置，此时应检查一下灯泡，灯座，操作保险以及断路器的常开辅助接点是否接触不良，如果出现上述情况，运行操作人员应将断路器断开消除故障后，再行合闸。

(3)当控制开关扭到“合闸”位置，绿灯灭后复亮或者闪光，合闸电流表有摆动，此种原因可能有两个方面：一是合闸电源电压太低，导致操作机构未能把开关提升杆提起，传动机构动作未完成；二是操作机构调整不当，如合闸铁芯超程或缓冲间隙不够，合闸铁芯顶杆调整不当等等。