高壓開關(guān)柜局部放電故障及改進(jìn)措施

阜陽供電公司

最近幾十年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對電力的需求越來越大。電力系統(tǒng)的長期安全運(yùn)行對我國經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展有著重要的保障作用，必須想辦法提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。高壓開關(guān)柜作為輸電、變電和配電系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，能控制電路的通斷，對電路起著保護(hù)和控制的作用，而35kV 開關(guān)柜是當(dāng)前應(yīng)用比較廣的一種開關(guān)柜。局部放電故障是影響開關(guān)柜安全運(yùn)行的主要因素之一，有必要對這一問題進(jìn)行深入的探討。

1 故障經(jīng)過

圖1 套管能放電痕跡

2010年7月21日運(yùn)行值班員巡視設(shè)備時聽到35kV 39516 所用變開關(guān)手車內(nèi)有吱吱的放電聲，檢修人員對35kV 各相母線進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時觀察到B 相母排與觸頭盒中觸頭連接之處有針刺狀放電現(xiàn)象。打開39516 開關(guān)手車后柜門后，發(fā)現(xiàn)B、C 相之間有兩處疑似放電痕跡（如圖1所示）。對垂直母排及所變穿墻套管之間母排進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果并無異常。擦拭疑似放電處，無擊穿放電痕跡，絕緣套管正常。故可以判斷放電處為到B 相母排與觸頭盒中觸頭連接處（如圖2所示）。

2 故障原因分析

絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理：開關(guān)柜內(nèi)觸頭盒及套管無屏蔽設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，套管爬電距離不足，局部放電量偏大。

開關(guān)柜內(nèi)部元件布置較為緊湊：（1）柜內(nèi)母排相間間距僅280mm，空氣凈間距不滿足要求標(biāo)準(zhǔn)。（2）各相電流互感器之間空氣凈距僅為30mm。各相電流互感器之間又加裝5mm 厚度的SMC 絕緣板，進(jìn)一步降低了空氣凈距。（3）接地刀閘安裝不合理，接地刀閘靜觸頭與母排之間空氣凈距偏小，熱縮套管與接地開關(guān)靜觸頭之間易放電。

安裝工藝不規(guī)范

（1）本站中觸頭盒內(nèi)部母排和互感器一次連接排，倒角不規(guī)范引，曲率半徑過小，極易形成極不均勻電場。加之相間不能滿足最小安全凈距，大大提高了電暈放電可能性。加上高壓室運(yùn)行條件較差，絕緣材料發(fā)生一系列的化學(xué)和物理變化，絕緣材料電氣性能進(jìn)一步劣化。（2）SMC 絕緣板與電流互感器外裙邊之間形成了小間隙，為局部放電創(chuàng)造了物理?xiàng)l件。（3）電纜室絕緣熱縮套、熱縮護(hù)罩的包封及安裝不規(guī)范，套盒邊緣與絕緣體產(chǎn)生懸浮電位放電。熱縮罩盒的包封不太可靠，易開口而放電。（4）緊固螺絲不規(guī)則，擰緊后螺桿長出螺母過多；不但縮短了絕緣距離，而且造成電場局部集中。

運(yùn)行環(huán)境惡劣

由于本變電站近日多次降雨，所處位置環(huán)境較為惡劣，空氣濕度較大。雖然開關(guān)柜內(nèi)自帶有加熱器，但由于加熱器的不足滿足開關(guān)柜元件對環(huán)境的要求，故開關(guān)柜內(nèi)容易發(fā)生凝露現(xiàn)象。開關(guān)及其他電氣設(shè)備長時間在凝露和潮濕的環(huán)境中，內(nèi)部絕緣材料絕緣性能降低和老化。環(huán)境比較惡劣容易在開關(guān)柜絕緣體表面形成腐蝕或?qū)щ娢镔|(zhì)，加大了污閃的可能性，而更易導(dǎo)致絕緣事故。

3 處理措施

（1）母排加工和安裝嚴(yán)格執(zhí)行《電氣裝置安裝工程母線裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ149-90，對銅排進(jìn)行規(guī)范的倒角處理。改進(jìn)電極形狀、增大電極曲率半徑改善電場分布，盡可能均勻分布，提高間隙的擊穿電壓。母排搭時，固定螺絲的螺栓外露長度不多于牙3 個牙，防止局部電場過于集中。母排與母排搭接處，母排伸出搭接面不能太長，保持平齊。

（2）柜內(nèi)絕緣板涂刷優(yōu)質(zhì)防潮、防污閃涂料增強(qiáng)絕緣隔板憎水性。選夠產(chǎn)品信譽(yù)度較高廠家生產(chǎn)的母排絕緣套管，包封時收縮均勻、無氣隙。不僅提高母排的運(yùn)行穩(wěn)定性，還可以提高母排對污閃及有害氣體抗腐蝕性以及開關(guān)柜的絕緣性能。

（3）選用帶屏蔽設(shè)計(jì)的CTH10A-40.5 屏蔽觸頭盒，消除電場集中問題，使電場盡量分布均勻。選用帶雙屏設(shè)計(jì)的TGZ10A-40.5 套管，增大爬距，提高防污穢能力。

（4）取消電流互感器之間的絕緣隔板，電流互感器A、C 相往柜殼側(cè)各外移30mm，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（DL/T404—1997）。將接地閘刀后往后柜門移40mm，加大接地閘刀靜觸頭與母線之間的距離，同樣滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（DL/T404—1997）。橋接母排連接時做一段S 折彎連接，母排中心間距由280mm 改為310mm。

（5）在開關(guān)室和電纜室各加裝兩套100W 加熱除濕器：一路由溫控儀控制方式，另一路采用手投方式。母線室加裝一套50W 加熱器。為了防止在濕度或溫度變化較大的氣候環(huán)境中產(chǎn)生凝露。

（6）在母線柜后下柜及上柜悶板上開散熱孔或手車柜前后加裝小風(fēng)扇，加大空氣的對流，保證柜中的干燥度，改善靜觸頭座、母排的運(yùn)行環(huán)境，保證設(shè)備的良好運(yùn)行。

（7）安裝紅外窗口，方便日常巡視和專業(yè)巡視時對開關(guān)柜開展紅外測溫工作，以便及時發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)設(shè)備異常發(fā)熱缺陷，提高開關(guān)柜裝態(tài)檢測水平。

4 結(jié)語

35kV 高壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，其運(yùn)行狀態(tài)對電力系統(tǒng)的可靠性有著重大影響。通過對該起放電事故原因進(jìn)行分析，并提出相關(guān)防范措施，對預(yù)防類似事故起到了積極作用。另外，我們還要認(rèn)真檢查設(shè)備運(yùn)行情況，同時利用春防、秋檢對設(shè)備進(jìn)行清掃、試驗(yàn)，消除因天氣惡劣易發(fā)生放電的各種隱患。