一、电气故障
(一)短路故障
短路是矿安高压开关柜较为严重的故障类型之一。造成短路的原因多样,一方面,井下环境潮湿、多尘,粉尘和湿气易附着在电气元件和母线上,导致绝缘性能下降,引发相间或对地短路 。例如,当开关柜长期处于高湿度环境中,绝缘材料受潮后,其绝缘电阻大幅降低,原本相互绝缘的导体之间就可能因绝缘失效而短路 。另一方面,电气元件老化、损坏也会引发短路,如断路器触头烧蚀严重,无法有效隔离电路,或者互感器内部绝缘击穿,都可能造成短路故障 。短路故障发生时,瞬间会产生的短路电流,可能导致设备损坏,甚至引发火灾和爆炸事故,严重威胁矿山安全生产 。
(二)过载故障
过载故障通常是由于实际负荷超过了开关柜的额定承载能力。在煤矿井下,随着开采设备的增加或设备长时间连续运行,负荷不断增大,如果开关柜的容量设计不合理或未及时进行扩容,就容易出现过载现象 。此外,电网电压波动也可能导致设备电流增大,造成过载 。过载会使电气元件和导线发热,加速绝缘材料老化,降低设备使用寿命,长期过载还可能引发更严重的故障 。
(三)接触不良故障
接触不良故障常见于断路器触头、母线连接部位、电缆接头等位置。长期运行过程中,触头频繁分合闸操作,会导致触头磨损、氧化,接触电阻增大;母线连接处的螺栓松动,或者电缆接头压接不牢固,也会造成接触不良 。接触不良会使接触部位发热,温度升高,进一步加剧触头和连接部位的损坏,甚至引发火灾 。同时,接触不良还可能导致电压降增大,影响设备正常运行 。
二、机械故障
(一)操作机构故障
操作机构是矿安高压开关柜实现分合闸操作的关键部件,常见故障包括分合闸失灵、动作迟缓、卡涩等 。分合闸失灵可能是由于操作机构的机械部件损坏,如弹簧断裂、连杆变形等,导致无法正常传递操作力;动作迟缓、卡涩则可能是因为操作机构的传动部件缺乏润滑,或者内部有异物进入,阻碍了部件的正常运动 。操作机构故障会影响开关柜的正常操作,在发生故障时无法及时切断电路,延误故障处理时机,扩大事故影响范围 。
(二)机械联锁故障
机械联锁装置用于防止开关柜的误操作,保障设备和人员安全。但机械联锁部件在长期使用过程中,可能会出现磨损、变形、卡死等故障 。例如,联锁销钉磨损严重,无法准确插入联锁孔,导致联锁功能失效;联锁机构的连杆变形,使联锁关系错乱,无法实现正确的操作顺序控制 。机械联锁故障会增加误操作的风险,可能引发短路、设备损坏等严重后果 。
三、绝缘故障
(一)绝缘老化
矿安高压开关柜的绝缘材料在长期运行过程中,受电场、温度、湿度、机械应力等因素影响,会逐渐老化 。井下环境恶劣,湿度大、温度变化频繁,加速了绝缘材料的老化进程 。绝缘老化会导致绝缘电阻下降,电气强度降低,使绝缘材料无法有效隔离带电导体,容易引发漏电、短路等故障 。例如,环氧树脂绝缘材料老化后,表面会出现裂纹,内部绝缘性能也会下降 。
(二)局部放电
局部放电是指在绝缘材料内部或表面,由于电场集中等原因,发生局部的、短暂的放电现象 。开关柜内部存在绝缘缺陷,如绝缘材料内部有气泡、杂质,或者绝缘部件安装不规范,存在气隙等,都可能引发局部放电 。局部放电会逐渐侵蚀绝缘材料,使绝缘性能不断恶化,终导致绝缘击穿,引发严重故障 。而且局部放电还会产生电磁波、超声波等信号,可作为故障诊断的重要依据 。
四、其他故障
(一)保护装置故障
保护装置是保障开关柜安全运行的重要防线,但保护装置本身也可能出现故障。例如,保护装置的电子元件损坏,导致保护功能失效或误动作;保护装置的整定值设置错误,无法在故障时及时准确地动作 。保护装置故障会使开关柜失去有效的保护,在发生故障时不能及时切断电路,可能造成设备损坏和事故扩大 。
(二)智能监测系统故障
随着矿安高压开关柜智能化程度的提高,智能监测系统的应用越来越广泛。但该系统可能出现传感器故障、通信故障、数据处理异常等问题 。传感器故障会导致监测数据不准确或无法获取,影响对开关柜运行状态的判断;通信故障会使监测数据无法上传至监控中心,无法实现远程监测和控制;数据处理异常则可能导致故障诊断错误,延误故障处理 。