40.5kV開關柜絕緣缺陷分析及解決措施

李建軍，應兵榮

(1.浙江開關廠有限公司，浙江　衢州　324000； 2.浙江迪思威電氣股份有限公司，浙江　開化　324300)

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40.5kV開關柜絕緣缺陷分析及解決措施

李建軍1，應兵榮2

(1.浙江開關廠有限公司，浙江衢州324000； 2.浙江迪思威電氣股份有限公司，浙江開化324300)

40.5kV金屬封閉開關柜是在變電站中廣泛使用的開關設備，由于在設計、制造存在的問題，會造成運行現場發生絕緣缺陷。本文對某變電站運行的開關柜存在的絕緣缺陷從絕緣件、母排等方面進行了分析，采用電場分析軟件，找出問題的根源，并提出了改進措施?，F場驗證試驗，取得了較好的效果。

開關柜；絕緣；缺陷

1　前言

40.5kV小型化空氣絕緣金屬封閉開關柜在220kV和110kV變電站和大負荷工業用戶中也取得了廣泛應用，但多年的運行經驗表明，這種小型化的空氣絕緣金屬封閉開關設備的絕緣性能故障呈現逐年增多的趨勢。

本文對某變電站的5面40.5kV開關柜運行后存在的缺陷進行了系統的分析，并提出了有效的解決措施。

站內40.5kV開關柜開關柜母線由運行轉檢修狀態，進行絕緣故障問題的查看和統計。

2　絕緣件的放電缺陷

2.1觸頭盒相間放電

觸頭盒的屏蔽設計不正確，運行后導致相間放電，放電部位集中在兩相觸頭盒搭接處(見圖1)。從現場的觸頭盒屏蔽結構分析，電場主要集中的觸頭盒的中部，因此放電也從搭接縫隙中部開始，并逐漸向兩端擴展(見圖2)。現場運行的觸頭盒的放電也證明這一缺陷。

2.2觸頭盒后部對安裝板放電

由于觸頭盒安裝板設計不合理，觸頭盒安裝后安裝板部分伸入觸頭盒后部(見圖3)，導致了電場分布改變，形成放電條件(見圖4)。另外觸頭盒安裝板上四方孔的邊緣產生放電(見圖5)。

2.3母線套管氣隙放電

母線套管沒有屏蔽設計，另外主母線沒有居中安裝在母線套管內，導致空氣間隙不均勻，產生的小氣隙放電(見圖6)。套管實際爬電距離只有680mm，不滿足20kV/mm的設計要求。

圖5　安裝板四方孔的邊緣放電

3　母排搭接、加工、裝配缺陷

3.1母排搭接設計

母排搭接面設計在套管端面處，與套管間的空氣凈距離過小，加之空氣潮濕，導致搭接處與套管存在放電，另外母排搭接處存在尖端。

3.2下支排折彎設計

下支排折彎設計與觸頭盒出口處搭接，加之靜觸頭盒內安裝嵌件設計不合理，容易導致母排不居中安裝，引起的局部放電。

3.3母排加工工藝

母排端部倒角工藝不規范引起尖端放電，長時間局部放電會燒毀絕緣，母排尖端的存在是放電的主要原因。

3.4電纜室絕緣板安裝

電纜室絕緣板加裝不合理(見圖7)，改變了互感器、絕緣板間的電場分布，降低了空氣的放電起始電壓。絕緣板沒有起到屏障作用，反而成為放電橋接作用。

4　解決措施

通過對開關柜放電的問題進行系統分析，并采用電場分析軟件，找出問題的根源。

4.1絕緣件選用

絕緣件選用優質原材料及具有V0級阻燃材料生產的觸頭盒、套管，觸頭盒、母線套管采用具備屏蔽技術的產品，均勻分布電場，減少沿面放電和局部放電的幾率。

觸頭盒采用進口樹脂、阻燃材料并帶屏蔽設計，分支母排出線口采用改進型，能消除電場集中問題，使電場分布均勻。電場分析圖如圖8、圖9所示。

圖8

套管它是極不均勻電場結構，套管中有兩個關鍵的部位的電場分布極其重要：(1)套管的內部的電場問題，(2)套管安裝面周圍電場分布。通過圖9的電場分析來比較兩種套管的電場分布。

圖9

4.2觸頭盒安裝梁改進

更換觸頭盒安裝梁，去除多余部分，避免伸入觸頭盒后部，通過仿真軟件對其結構分析，見圖10、圖11。

圖10　改進后的電場分布圖

圖11　改進前的電場分布圖

4.3母排搭接設計

改進母排折彎設計及搭接位置，要求搭接引排到套管端面的距離不少于40mm。

4.4母排加工

母排進行規范倒圓角處理，要求靜觸頭處的母排按全圓角處理，搭接處的母排按R5小圓角處理。消除尖端放電效應，消除柜內毛刺等。

4.5絕緣板安裝

柜內絕緣板安裝嚴格按照DL/T404的要求，帶電體與絕緣板之間的最小空氣間隙應滿足40.5kV設備應不小于60mm，絕緣板的切割面做防潮處理，安裝必須居中。

5　改進后結果

經過4天的改進，對5面開關柜存在問題進行全面改造，對開關柜進行現場驗證試驗，取得了較好的效果。

(1)通過了95kV/1min的工頻耐壓試驗。

(2)對整柜進行了局放試驗，單臺整柜局放達到300pC的要求。

(3)改造后開關柜主回路電阻比改造前有下降。

6　結論

本文對運行現場所發生開關柜絕緣缺陷現象進行了研究，并對其根本原因進行了分析。把關鍵絕緣缺陷與仿真結果相比較，通過電氣性能測試來驗證仿真的正確性。生產制造廠家應從以下幾方面加強控制，確保產品質量。(1)絕緣件的設計、安裝工藝是影響絕緣性能的關鍵因素；(2)絕緣配合設計是開關柜可靠運行關鍵因素；(3)仿真計算是提高開關柜絕緣設計可靠性的有力手段。

[1]苑超山.35kV高壓開關柜觸頭盒爆炸事故[J].農村電氣化,2013,6.

[2]潘長明,劉剛,等.高壓開關柜絕緣事故的分析及防范措施[J].高壓電器,2011,7.

[3]劉國利,肖登明.套管局放分析及電場仿真[J].電氣技術,2014,9.

Insulation Defect Analysis and Solution Approach of 40.5kV Switchgear

LIJian-jun1,YINGBing-rong2

(1.Zhejiang Switchgear Factory Co.,Ltd.,Quzhou 324000,China； 2.Zhejiang Disiwei Electric Co.,Ltd.,Kaihua 324300,China)

40.5kV metal-enclosed switchgear is widely used in substations.The different problems in designing and producing period,will cause some insulation faults on running site.This paper uses the electric field analysis software to analyse the insulation defects of the running swtichgear of one substation,from insulation parts,busbar parts.Then find the root of problems and propose improvement approach.Finaly get a preferable result by verification test on site.

switchgear;insulation;defects

1004-289X(2016)02-0106-03

TM591

B

2015-06-16

李建軍(1966-)，男，工程師，從事開關產品工藝；

應兵榮(1977-)，男，工程師，從事開關絕緣技術。