開關柜電纜頭絕緣套筒改進措施分析

引言：高壓開關柜是電力系統中廣泛使用的電氣設備，每年約有數萬臺投入使用，其能否安全運行對電力生產起著至關重要的作用。但是，在設備運行過程中受運行環境等因素的影響，多次發生開關觸頭與電纜頭絕緣套筒燒毀事故，給設備安全運行和可靠供電造成嚴重影響。本文從事故入手，對常見問題進行了分析，提出必要措施，以確保這類設備的長期安全運行。

一、事故簡介

據不完全統計，2009年全國大約燒毀燒壞開關柜近兩百余面。某發電廠自1987年至今，6kV配電室共發生絕緣事故14起，燒毀燒壞開關柜40余面，造成廠用電喪失、發電機停機等事故，經濟損失數百萬元。僅1994年8月21日，6kV廠用ⅥA段配電室母線短路著火，燒毀17面開關柜，其余9面開關柜也有嚴重的損傷，被迫全部更換。再者某供電公司共有10座35kV變電站采用了XGN28箱型固定式交流金屬封閉式10kV開關柜。該開關柜屬于密集型、小型化設備，分為繼電器室間隔、高壓開關室間隔、出線電纜室間隔分別隔離，泄壓通道封板全部采用鋁鋅板材料進行密封，在設備運行過程中受運行環境等因素的影響，多次發生10kV開關觸頭與電纜頭絕緣套筒燒毀事故，給設備安全運行和可靠供電造成嚴重影響。開關柜絕緣故障的共性是一臺開關柜發生事故時，將引起整條母線故障，從而燒毀多臺開關柜，俗稱“火燒連營”。所以，要科學的分析問題，采取合理的措施，以確保這類設備的長期安全運行。

二、事故原因分析

事故發生后，公司組織相關技術人員多次深入現場調查分析，并與技術人員進行交流和探討，確認引起開關觸頭與電纜頭絕緣套筒燒毀的主要原因有以下幾方面。

（一）設備環境潮濕污穢嚴重

10kV開關柜下方電纜室或電纜溝內潮氣較大，沿電纜縫隙排向開關柜內。由于開關柜本體自帶的溫度除濕裝置不能有效排除開關柜下層的電纜室間隔內的潮氣，使潮氣進入開關柜電纜室間隔內，長期得不到有效處理，在電纜頭上下周圍形成很多小水珠，使電纜頭對絕緣套筒放電，造成絕緣套筒絕緣降低導致套筒擊穿，對電纜支架、柜體放電，形成絕緣擊穿接地，出現三相弧光短路燒毀絕緣套筒及其附屬設備。

（二）設備結構不符合有關規定

10kV開關柜泄壓通道全部采用不透氣鋁鋅板密封不利于空氣流通，10kV電纜支架采用金屬材料不利于增加設備耐絕緣的強度。開關柜內進出電纜孔洞封堵不到位，造成電纜室或電纜溝內的潮氣大量進入開關柜內。開關觸指壓力不夠，電源開關插頭容量不足。開關柜內隔板的插孔偏小。當擋板積灰、結露時，造成觸頭及連板對孔邊緣放電，繼而引起擋板對柜壁放電，產生弧光過電壓，發展到相間短路。開關設備相間凈距存在裝配工藝分散性，設計不合理，尺寸較小，絕緣材料質量差，容易凝露導致滑閃放電，特別是活動隔板在污穢條件下極易閃絡。

（三）控制保護不完善

控制保護方面，我們認為尚存在一些不完善的地方，可導致開關事故的擴大。保護動作時間過長，不能迅速切除故障，使事故擴大，加重設備損壞程度。當廠用母線故障時，工作電源掉閘，此時故障點絕緣往往來不及恢復時，備用電源自動合上，增加對故障點送電時間，造成工作電源、備用電源開關同時損壞。二次線頭開剝過長或塑料絕緣線在強電弧下，可能絕緣迅速破壞而短路，影響測量和控制回路，致使保護不能正常動作。

（四）沒有良好的運行維護

廠用電的運行維護沒有形成一種制度，對設備的運行狀況沒有定期巡視：如電纜引線接頭、手指處發熱、流膠，開關上下插頭插偏有放電聲時沒有及時發現和處理。檢修時沒有完全遵守檢修工藝，保證檢修質量。

三、改進措施

（一）改善配電室內的環境

將開關柜后側的全封閉鋁鋅板泄壓通道改為全封閉鋁鋅板帶百葉窗模式，以此可以形成開關柜內與開關室內空氣對流，利于開關柜內潮氣外排，增強除濕效果；同時對開關柜內電纜支架金屬材料進行改進，全部更換為具有阻燃、耐高溫性能的絕緣復合材料，提升支架的耐絕緣強度。通過技術改進后，對開關柜內設備進行了導體直流電阻測量、絕緣監測試驗、工頻耐壓、主回路絕緣等試驗。運行管理部門利用對開關柜改造時機，對每個開關柜底部內空間逐一測量，使用防火板和防火泥材料全面封堵，徹底解決電纜室或電纜溝內潮氣排向開關柜內。加裝溴化鋰空氣制冷系統，降低配電室內溫度，使其能夠滿足開關柜的運行要求。

（二）各開關柜嚴密隔離，互不相通

開關柜內部采用鋼板及阻燃絕緣板將各開關柜嚴密分隔，兩柜之間均采用介電性能高、耐漏電、耐電弧的絕緣隔板封閉，安裝密封的絕緣護套，加封阻燃膠圈。這樣，當某開關柜發生絕緣故障時，不會波及到相鄰各開關柜，防止了事故的擴大蔓延，減少了事故的破壞范圍，避免了更大的經濟損失。開關柜的前門、后門、頂蓋等部位采取密封措施，一、二次電纜進出線孔洞用阻燃的橡膠圈封閉，防止小動物竄入和波及電纜溝著火。

（三）加強絕緣性能

配電室母線采用阻燃、耐老化、熱縮絕緣套管套裝。在套裝中，要求環境溫度0℃以上，相對濕度70%以下，避免絕緣套管結露受潮。使用汽油噴燈等加熱器在其規定溫度范圍內緩慢加熱，火焰以調節柔和、發黃為好。加熱時，火焰以螺旋狀前進，保證套管沿圓周方向均勻受熱收縮，在加熱收縮時，應從套管中間向兩端逐漸延伸或從一端向另一端延伸，以利于收縮時排除套管內的空氣。在加熱過程中，要控制好溫度，以避免烤焦、燒焦，烤焦、燒焦的套管要去掉，不準使用。在母線接頭和母線與下引線的搭接處，采用阻燃絕緣套管盒和絕緣螺栓扣裝。對個別不適合用絕緣材料封閉的裸導體，全部采用高分子絕緣膠帶包扎。防止電弧的產生和外閃絡造成弧光短路擴大事故。

（四）防止開關柜內部結露

為防止開關柜內部與配電室內的溫度差引起柜內結露，造成絕緣器件沿面放電，在開關柜內部裝上紅外加熱器，提高柜內溫度，降低空氣濕度。運行人員可根據具體情況，投入或切除紅外加熱器。

四、結束語

中置式高壓開關柜在現代電網建設中發揮著越來越重要的作用，但在實際運行中，仍存在一些缺陷和問題。增加導電能力，加大絕緣距離，隔離故障弧光漫延為目的，對開關柜進行全工況改造，以便有效地承受故障電流和過電壓，并防止事故發生和擴大。提高二次線的可靠性，縮短切除故障時間，閉鎖母線故障時備用電源自動投入，確保能迅速切斷故障，防止故障的漫延和重復。改善廠用電配電室的環境，防止濕、塵污染和高溫，保證設備應有的載流和絕緣能力。嚴格檢修工藝，加強運行維護，保證良好而持久的設備，環境良好狀況，及時消除事故隱患。因此，有必要對存在的問題進行分析，并思考解決的措施和辦法。通過采用上述改進后，開關柜將更完善合理，對安全生產起到保障作用，運行操作巡視檢查非常方便，安裝維護也非常便利，通過上述綜合治理，廠用系統高壓開關柜事故是可以大幅度減少和杜絕的，更有利于生產廠家的市場競爭。

參考文獻

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（作者單位：國網山東成武縣供電公司）