蔡 诚
中铁二十四局集团上海电务电化有限公司 上海 200040
摘要：引出昌赣客专的是南昌枢纽，主要由之前的京九通道往南这一方向延伸，途经樟树和丰城这两个宜春市所辖地，以及途经吉安市的万安、吉水、吉安、新干、泰和、峡江，由兴国经赣县区至赣州市赣州西站。这一高铁建成后会和合昌高铁相连接，连接京沪高铁，该高铁的建成将会成为我国北方和南方间的高速铁路大动脉，是我国“八纵八横”高速铁路网京港(台)主通道的重要组成部分。
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地理位置示意图
南昌西动车运用所10KV配电所为动车所开通提供供电保证，配电所的安全运行是供电重要环节，10kV开关柜的故障问题的快速处理对保障供电安全可靠非常重要。在现阶段的电力系统中常常被广泛使用的是10kV开关柜，之所以应用10kV开关柜，它起着重要的作用也就是能发挥出电力系统在运行中的稳定性，同时能够在每一个发生的故障中及时将连接好的设备断开，这样能较好的保障工作人员和使用设备的安全性。但在10kV开关柜运行过程中，出现故障是正常的情况。由于会给正常运行的电力系统造成重大影响，就需要对高压开关柜之所以出现故障的原因进行分析，从而才能有效的采取可以防范的措施，以此来保证电力系统的安全能得到更好的保障。
关键词：10kV；高压电缆；开关柜故障；类型分析；解决方法
引言
对于整个的电力系统而言最为重要的是开关柜，开关柜有着极大的作用尤其是在安全稳定运行上，电力系统中重要线路是而10kV配电，对整个电网系统而言在运行时对开关设备的质量性能有着重大的影响。所以，本文通过10kV开关柜的运行特点和结构类型相结合，对10kV开关柜在运行时存在的故障进行相关的原因分析，同时要能第一时间对其做好好有效的保护防范措施，保证电力系统和高压设备能安全可靠的正常运行。
1 供电方案
新建南昌西动车运用所共有10KV配电所1座，10KV综合变电所3座，10KV电力远动间1座。10KV配电所两路电源线均从既有110KV牵引变电所接引，从110KV牵引变电所至新建南昌西动车运用所10KV配电所的电源线路均是电缆沿沟敷设，两路电源分别沿电缆沟两侧支架敷设。1#10KV综合变电所由10KV配电所接引两路10KV电源，3#10KV综合变电所由1#综合变电所环网接引两路10KV电源，2#10KV综合变电所由10KV配电所接引两路10KV电源，10KV电力远动间1座由10KV配电所接引二路10KV电源，新建南昌西动车运用所内的电力电缆线路均是电缆沿所内综合管线敷设，两路电源分别沿电缆沟两侧支架敷设。其中1#综合变电所主要给客运整备楼、污水处理厂、给水加压站、临修库、外皮清洗库及不落轮璇库等供电，2#综合变电所主要给边跨检修库供电，3#综合变电所主要给办公、生活区供电，电力远动间主要给信号楼通信及信号设备供电。由此可见10KV配电所为整个新建南昌西动车运用所的供电核心，配电所的安全运行是供电重要环节，10kV开关柜的选择和故障问题的快速处理对保障供电安全可靠起到非常重要的作用。
2 10kV开关柜种类
一、采用空气绝缘的高压开关柜，简称AIS柜，这种高压开关柜母线裸露在空气中，通常选用罐式或瓷柱式的断路器，外绝缘的距离相对大是其特点，占地面积大，造价成本低，安装简单，可以看到明显断口。
二、第二种是混合式高压开关柜，也称为半绝缘开关柜，H-GIS柜。这种10kv开关柜母线裸露在空气中，开关选用SF6气体绝缘介质绝缘，因此称为半绝缘开关柜。其占地面积较小，运行稳定可靠。
三、第三种是全绝缘全封闭的10kv开关柜，简称GIS柜。这种高压开关柜母线、开关等高压带电部分全部密封在SF6绝缘介质中，进出线电缆接口采用T型电缆头连接，真正做到全绝缘全封闭。GIS高压开关柜的优点是占地面积小、可靠性高、安全性强、终身免维护。
3. 常见故障类型分析
3.1 10kv开关柜拒动、误动故障
在10kv开关柜中，最为常见的有误动故障和以拒动。
3.2 10kv开关柜绝缘故障
绝缘放电这一现象在10kv开关柜属于绝缘故障，比如对地闪和导体相连等。对于不满足相关要求的绝缘间隙强度及绝缘放电的情况下，引发绝缘击穿或者放电等的事故是极有可能发生的。在调查过程忠会发现，由于外界环境的原因和其它因素导致了10kv开关柜出现绝缘故障。在空气和环境相对潮湿的运行情况时，产生污闪的情况时非常有可能的，会造成10kv开关柜不能正常的运行。
3.3 10kv开关柜分、合闸故障
出现电动不能分闸、红灯不亮的情况时为分闸故障。10kv开关柜合闸故障表现为绿灯不亮、对于电动而言是不能合闸的。当保险熔断、异味、冒烟等情况出现时多为分闸线圈烧坏。断线故障和转换开关便属于开路故障，对10kv开关柜的回路进行控制，出现这种故障时电力供应不到跳闸线圈。
4造成10kV开关柜故障的具体因素
4.1 造成10kv开关柜拒动、误动故障的因素
出现故障的因素有如下：（1）由于辅助回路和电气控制的影响，10kv开关柜存在着合闸所接触的装置不能正常运行、端子松动、接线的接触不良、接线错误。（2）一般传动系统和操作结构产生故障时，一般会发生损坏、结构变形、机构卡涩、位移等的形式。（3）随着高铁开通后用电负荷日益增加，之前的电力设备在当前就处于比较老化的阶段，元器件和各种装置的性能也会逐渐的下降。比如在使用的过程中会容易产生不同故障的真空断路器，尤其是处于更高故障发生率的电流值会出现异常。真空断路器泡在运行中受损或是真空度的降低明显后，整体的性能也会伴随着下降，故障出现时便会容易出现爆炸这一事故。而对于变电站的开关柜存在系统的负荷上涨后，系统中的容量、短路电流都会伴随着升高。而在系统运行的标准中如果电流值不能达到，对于10kv开关柜而言它的稳定性会受到影响。
4.2造成10kv开关柜绝缘故障的因素
引发此故障的原因：1）在安装工作中，有可能会出现电缆绝缘层损坏、电缆屏蔽层接地和电缆头内部气体不能排完，便造成安全忧患的出现环流不良形成，因此这就需要从源头重视，对于工艺的安装水平要得到提高，从根本上防止内短路的产生；在打量的工作检查中，需要固定好母排连接螺栓，这样可以防止停电的情况出现。2）供电和发电的稳定性受不合格的电控内质量元器件的影响，在供电系统中容易出现安全事故，隔离触头的质量差会导致电弧故障在运行接触的过程中；但是由于在电力系统一般会在多尘埃、潮湿这些复杂的环境下运行，对于绝缘而言很容易老化，尤其是比较弱的绝缘能力，在供电运行的过程忠绝缘字头往往会出现剧烈爬电的情况，这对供电的安全就造成了威胁。
4.3 造成10kv开关柜分、合闸故障的因素
引发此故障的原因：1）操作因素
①强度不够的机械柜体，通常短路是电流在开关出时，会造成开关和柜体间出现移动在电动力作用下，这便会加剧电阻和触头接触，电弧便产生，严重情况会出现爆炸。
②长期使用动触头、静触头的过程忠，由于两者相互机械磨损，就会造成接触面、点减少，而导致触头的接触出现不良的反应。
③在安装操作设备时没有正确的进行会损害设备的完整性，通常主要表现在传动系统、操动机构会由于机械故障而造成开关柜也出现故障，这样的情况主要表现在脱扣失灵、卡涩、位移、部件变形等上；同时也会因为辅助回路和电气控制而带来故障，这种情况就会使得保护的装置不能处于正常状态来执行命令。
2）“五防”隐患
10kV的高压开关，在通常情况下会装有五防程序锁、机械联锁、电磁锁等。通常而言，设备所带电的情况主要是对电磁锁进行判定，以此让后网门内得到控制的目的；10kV高压开关柜中的网门及各种的开关闭锁主要通过应用与机械联锁；10kV高压开关柜在它的所有操作步骤中存在的联锁，主要通过应用五防程序锁则。而同时使用五防程序锁、机械联锁、电磁锁的操作步骤会比较复杂，复杂的操作会造成相关人员工作量被被迫加大，作业的难度也会被同时提高，在通常情况下，在操作上可能会造成防护的措施产生冲突，对于合闸和10kv开关柜就隐含这安全隐患。
5 10kV开关柜的选择及故障防范措施研究
5.1 故障防范措施研究
通过对10kV开关柜会发生的故障进行分析，在开关柜工作时避免出现故障等问题，就需要使用相应的措施。我们可以选择从选型和开关柜设计上来对可能发生的故障进行强化控制，从而有效的避免产生的不良影响在开关柜正常的运行工作中，这会造成运行中的开关柜出现各种故障问题。通常情况，在选型设计10kV配电系统的高压开关柜中，对于开关柜的设计要能很好的泄压通道，对于开关柜里面的各个元器的位置要求设计要合理；要适当提高开关柜内部绝缘的安全；对于间距较小的绝缘开关设计，在非金属绝缘隔板上要适当的进行增加，从而江绝缘性提高，这样可以规避在运行开关柜时可能产生的不利影响。除此之外，对于10kV开关柜的设计，同时还要分析所能承受的短路开断电流，从而确保是否能在标准的范围内设置好开关柜母排绝缘子的距离。
对于开关柜中避雷器、互感器、保护装置、断路器等的设计，要根据铁建中标企业生产来进行产品的使用，阻燃型材料为开关柜内绝缘为主。要规避涡流交变磁场对开关柜运行时的影响，可以选择使用隔板进行设计的消磁钢板，且安装能自动进行调节的除湿和加热装置，保证开关柜的温度、内温条件都处于合适状态，从而规避可能会在运作工作时造成的不良影响。同时，对于运行的环境也需要不断的进行改善和加强，要保证散热和通风条件处于良好的环境中，在必要的时候对所安装的空调进行环境调节控制设备；对夹层、电缆沟等采用相关的封堵设计来进行防水，从而控制积水，让设备能正常运作；同时也要做好防火的措施，可在开关柜中的墙面、配电室、电缆、夹层、楼板连接孔洞以及桥架等进行封堵，这可以避免设备设置的振动较大和开关柜连在一起。
腐蚀性的化学品要禁止堆放在开关柜的周围，减少元器件和开关柜设备的性能受腐蚀影响。而10kv开关柜在运行工作时要进行定期预防性试验和日常巡检等的维护。运行工作时，需要查看有无噪音、是否存在报警情况、否有异常气味、否正常，降低运行时所导致的影响。高压开关柜在建设综合自动化系统时也是值得注意的，这需要对运行工作的综合自动化检查进行控制和防护，相应的在重要的负荷断路器中进行装置测温，加强保护和检测开关柜的运行状态，保证能正常的运行工作。图2所示是10kv开关柜测温控制的示意图。
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如下图所示，南昌西动车所10KV配电所留给10kv开关柜的宽度为600mm，AIS开关柜GIS很难做到，而H-GIS开关柜和GIS开关柜能满足。出于对安全性、可靠性及后期运营维护的要求GIS开关柜母线、开关等高压带电部分全部密封在SF6绝缘介质中，进出线电缆接口采用T型电缆头连接，真正做到全绝缘全封闭且运行可靠性高、维护工作量小、安装方便、能达到终身免维护。故本次选择使用10KVGIS开关柜。
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6 结束语
要确保电力系统能稳定、安全运行，便能保证正常使用高压开关柜，在使用时可能会出现的故障要能尽量的降低其故障的可能性，这就需要根据相关的标准严格进行安装和改造，从而保证安装的质量到位。与此同时，对于其它可能潜在的故障也要进行相关的预防措施，保证高压柜能在最好的工作情况下，更好的保障电力系统的可靠性。
参考文献
[1]韦科迪.浅析 10kV 高压开关柜故障原因及防范措施[J].机电信息，2012.
[2]黄志勇.变电站 10kV 开关柜的故障分析及措施[J].科技与企业，2011.
[3]张平.高压开关柜的发展与现状分析[J].中国科技信息，2007
作者简介蔡诚(1987.10.10)，性别男，籍贯江西南昌，单位中铁二十四局集团上海电务电化有限公司，职位项目部副经理，职称工程师，学位学士学位，研究方向铁路电力。