高压开关柜接地刀闸故障分析

王宁

摘要：电力设备的安全性与可靠性是超大规模输变电和电网安全的重要保证，高压开关柜又是电力系统中的重要设备，在电力系统的发电、输电、变电、电能转换和消耗过程中具有开断和关合电力线路，监测运行电量数据，故障保护等重要作用。在现场倒闸操作中，会经常遇到开关柜接地刀闸活门无法按下而导致无法合上接地刀闸的缺陷，需要检修人员到现场消缺后才能进行倒闸操作，延长了操作时间，耽误了正常的检修时间，影响了检修计划的刚性执行。本文阐述高压开关柜接地开关的锁闭原理和电气显示原理，对接地开关常见故障的原因和查找故障点的方法，提出日常运行中降低接地开关故障率的措施。

关键词：高压开关柜；显示原理；故障定位

引言

变电站的一种非常重要的配电设备就是高压开关柜，由断路器、手车箱、开关柜和相应的保护装置。开关柜接地闸刀开关阀在现场开关操作时，常会出现接地闸刀不能合闸的现象。在切换作业前，维修人员需要到现场排除缺陷，延期作业、延长正常维护，影响维护计划的严格执行。

1开关柜接地刀闸电气联锁分析

开关柜接地刀闸电气联锁主要通过判断三相高压出线带电情况来确定接地刀闸的解锁或闭锁，即若三相高压出线均不带电，则接地刀闸解锁，可对其进行操作，否则接地刀闸闭锁，无法对其进行操作。

1.1电气联锁原理

闭锁电磁铁安装在开关柜本体接地刀闸操作孔小活门处，开关柜状态综合指示仪的闭锁输出接点与闭锁电磁铁串联后接在电源两端，通过控制开关柜状态综合指示仪的闭锁输出１５－１６接点的通断就可控制接地刀闸的解（闭）锁。

1.2电气联锁缺陷分析

目前，绝大部分开关柜的接地刀闸电气联锁均采用上述方案。该电气联锁在开关柜机械联锁非常完善的情况下能够满足接地刀闸联锁要求，但是现在很多开关柜柜体与所配置的手车断路器并非一个厂家设计制造，导致很多开关柜柜体与手车断路器间存在设计误差、配合公差、机械联锁不完善等问题。当机械联锁不完善时，电气联锁就显得极为重要。

实际应用表明，上述电气联锁方案在机械联锁不完善时无法满足联锁和“五防”要求。在该电气联锁中，接地刀闸解锁唯一的条件是高压出线三相均不带电，即无论手车开关在工作位置或试验位置，只要高压出线三相均不带电即可操作接地刀闸，该情况完全与开关柜“五防”要求相悖。在设备实际运行过程中，当手车开关处于工作位置分闸状态（冷备用）且高压出线三相均不带电时，接地刀闸电气联锁解锁，可对其进行操作；合上接地刀闸后，若误合手车开关，则为带地刀合闸，将会导致严重误操作事故，影响人身、设备安全。

2开关柜故障类型

交换机常见的故障可以分为绝缘放电故障、机械故障和传导回路故障。开关柜工作状态的恶化是引起电力系统故障的一个重要因素。（1）绝热放电故障。开关放电的主要原因是绝缘部分或绝缘间隙的绝缘强度比电压低，即使是绝缘击穿。开关箱放电属于电气设备安全隐患之一，它的破坏过程是由长到慢的一个过程。开关柜放电是电力设备的一种安全隐患，其破坏过程具有迟缓、持久等特点。开关箱放电是电气设备中的一大隐患，其危害过程具有缓慢、持久等特点。开关柜内、外放电分为内放电。开关箱放电故障最常见的是母排对开关箱绝缘套管的放电故障，造成这种情况的原因是加工或安装期间母线排出或绝缘套管出现质量问题或工艺不符合标准规范，都是压簧片的变形，使它与绝缘套管内壁无法接触，导致均压弹簧片对绝缘套管放电，烧坏了绝缘套管。（2）机械故障。均质簧片的变形使得均质簧片不能接触绝缘套管的内壁，所以，均质弹簧将绝缘套管放入绝缘套管中烧毁。开关柜常见的机械故障有五防闭锁装置故障，如地线刀不能开关，手推车不能通行等。为了找出故障，首先要排除次路故障的原因，然后仔细查找机械零件。在加工过程中，要判断零件是否损坏，更换零件或打磨机械卡涩部位，并涂上润滑油。

3接地刀闸故障原因分析

3.1高电压带电显示

①高电压边带。根据开关柜的五防功能，断路器应先分开，然后才能合上接地刀。根据开关箱的五防功能，断路器在合上接地刀之前要分开。所以，在处理这样的故障时，首先要确定断路器在分闸的位置，不能有线路侧的其他供电点。②带电显示故障。实时显示器电源故障。有源显示在没有工作源的情况下，其输出节点就会断开，闭合不能形成闭合路径，电磁锁就会自然释放，气门挡板就会闭合。连接工作电源只在高压侧不通电的情况下使用，通电显示输出节点将被关闭，打开阀门的挡板。所以，可以检查livedisplay电源指示灯是开着的。若仪表板上的所有指示灯不亮，说明显示屏电源插头插头松动或损坏；内部故障实时显示。在通常情况下，锁定电磁铁电路在现场显示后，会使输出节点的两个端子短路。如果气门挡板处于正常压力，锁电磁铁的电路是由现场显示器输出接头无法连接而引起的。

3.2闭锁电磁铁电路故障

当两个接线端子短路后，通常会在现场显示后锁电磁铁电路。①闭锁电磁铁损坏。闭锁电磁铁或闭锁电磁铁整流桥损坏是导致接地开关失效的主要原因。一些变电站在恶劣的环境中运行。如果除湿设备受热失灵，无法及时发现或修理，在潮湿的环境中，线圈会因霉菌腐蚀而长期损坏。将该信号传输到带电显示器。充电显示器显示了线路侧的充电情况，并输出强制锁止信号。电磁型铁心在接地闸刀锁紧电路上，支撑着接地闸刀的孔膜，这样，电磁式铁心就不能打开，地闸刀就不能操作；当线路侧不带电时，电磁式显示器输出解锁信号，接地闸刀通过闭锁回路，接通电磁铁电源，使电磁铁心收缩，阀片受压，此时也可进行内部机构动作。②高压侧带电。电磁型铁心在接地闸刀锁紧电路上，支撑着接地闸刀的孔膜，这样，电磁式铁心就不能打开，地闸刀就不能操作；当线路侧不带电时，开锁信号就会在电磁式显示器上被显示出来，接地线通过闭锁回路连接到电磁铁电源上，使电磁铁心收缩，阀片受压，此时也可进行内部机构动作。根据开关箱的五防功能，断路器分闸后，可进行合闸接地。

3.3闭锁电磁铁回路故障。

①闭锁电磁铁损坏。由于闭锁或闭锁式电磁铁的整流桥损坏，导致地线开关失效。②闭锁回路故障。由于开关振动导致触点松动和二次电路老化所致。（3）机械问题。①开关柜手车摇出不到位。当进行继电保护定值、电缆室电缆接线等修理时，只要把断路器车摇到测试位置就行了。②活门机械故障。还有少数由于气门压板变形、电磁铁安装位置偏差等机械原因造成的故障。如不能正常压入，应检查阀是否变形，机械接头是否卡死。并在电磁铁关闭后对阀门进行压力测试。

结语

本文介绍高压开关柜接地开关的锁闭原理和电气显示原理。对接地开关常见故障的原因和查找故障点的方法进行了分析，总结了日常运行中降低接地开关故障率的措施。

参考文献

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