高壓開關柜放電故障及對策研究

范永存+張碧輝+田媛媛+朱桂林

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，人們越來越依賴電力能源，對電網的安全性、穩定性也提出了更高的要求。電網的安全穩定與人們的生產生活息息相關，如果電網出現大面積停電現象，不但會造成嚴重的經濟損失，給人們的生活造成諸多不便，甚至有可能引發更為嚴重的后果。高壓開關柜被廣泛應用于電力的發、輸、配領域，是變電站中向大用戶或配網輸送電力資源的重要設備，由于和配用電關系密切，因開關柜故障引起的損失會更直接，造成的社會影響也會更大。鑒于此，本文從高壓開關柜放電的類型出發，認真分析了高壓開關柜放電的原因，并提出有效解決措施，希望本文能對我國高壓開關柜放電問題故障的排除提供一些有益的參考和借鑒。

關鍵詞：高壓開關柜；放電故障；電力系統

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A

近年來，隨著人們生活水平的提高和經濟的快速發展，無論人們的生產還是生活的用電量都急劇增加。保障電力系統安全穩定運行對社會和經濟發展具有非常重要的現實意義。高壓開關柜是變電、輸電和配電系統的關鍵設備，能起到控制通斷電路，保護電路的作用，及時預防和排除高壓開關柜放電故障，保障電路安全穩定非常重要。

一、高壓開關柜放電的類型

一是內部放電。高壓開關柜內部絕緣結構出現雜質或氣隙時，在高電壓作用下容易引發內部放電現象。在制造絕緣結構時，因選擇了不同介質或工藝不佳的絕緣材料，導致絕緣結構電場分布不均勻；因安裝不規范造成的內部缺陷；因絕緣子老化、劣化導致的內部放電。

二是沿面放電。即高壓開關柜絕緣結構表面電場強度超過一定限定值而引發的放電現象。沿面放電主要是沿著兩個電極方向，與開關柜絕緣結構表面平行，當沿面放電強度足夠大時，就會貫穿空氣，引起兩個電極的連通。引起開關柜沿面放電的原因主要是絕緣結構表面的污垢和表面氣體的溫濕度。

三是電暈放電。因電極表面沒有絕緣材料，造成空氣和電極直接接觸，當電場分布不均勻并達到一定限值時，較強電極就會擊穿空氣，產生電暈放電現象。電暈放電主要產生在高壓電氣設備暴露在空氣中的電極上。電暈放電是因為電場的極度不均勻而產生的放電，決定電暈放電強度的因素主要有電極介質的屬性、電極的距離、電極間壓力等。電壓越大，電極介質導電越強，電極距離越小，電極表面曲率半徑越小，就越容易發生電暈放電現象。

二、高壓開關柜放電的原因

1.絕緣結構不合理。絕緣結構不合理是高壓開關柜在運輸和制造過程中經常出現的問題，最為常見的是絕緣結構中含有雜質、毛刺、氣泡、污穢等。這些不合理的絕緣結構可導致高壓開關柜絕緣體內部電場分布不均勻，絕緣薄弱的地方就容易出現局部放電現象。在局部放電初期，開關柜的絕緣結構一般不會出現貫通性擊穿，但局部放電仍然可對絕緣介質造成局部破壞，如果局部放電現象得不到及時緩解并繼續發展下去，就會造成電氣絕緣性能驟降，引發電氣設備絕緣結構貫通性擊穿。

2.安裝工藝不合理。在高壓開關柜安裝時，電流互感器外裙邊和絕緣板之間留下的間隙，會給高壓開關柜局部放電提供有利條件；電纜室熱縮護罩的包封不規范、絕緣熱縮套以及安裝不規范，絕緣體和套盒邊緣會產生懸浮電位放電。螺絲緊固不規則，螺桿在擰緊后長出螺母太多；熱縮罩盒包封不嚴密，開口后容易產生放電現象；觸角盒中互感器盒母排一次排列，曲率半徑太小、倒角不規范，無法滿足安全距離，大大提升了電暈放電的可能性；同時，高壓室中的環境惡劣，絕緣材料容易產生物理變化和化學變化，會對電氣性能產生不良影響。以上這些不合理安裝工藝都可引起高壓開關柜產生局部放電。

3.運行條件復雜。盡管高壓開關柜內部配有加熱器，但如果開關柜所處環境惡劣，降雨頻繁，空氣濕度大，開關長期暴露在潮濕環境中，時間長了內部的絕緣材料性能就會逐步老化，在開關柜絕緣體表面形成導電物質或產生腐蝕現象，增加污閃的可能性，從而容易引發絕緣事故。

三、高壓開關柜放電的應對措施

1.規范選材與安裝。在安裝和加工母排以及處理銅排倒角時，要嚴格按照相關規范進行操作。對電極形狀進行優化，增加電極曲率半徑使電場實現均勻分布，從而增強間隙的擊穿電壓。為避免局部電場太集中，搭接母排時，起固定作用的螺栓在外面的裸露部分不要超過3個牙，母排搭接部位要確保搭接面平齊。在選擇屏蔽觸頭盒時，最好選擇具有屏蔽設計的觸頭盒，以達到均勻分布電場，防止電場過分集中的目的。為增強防污能力，最好要選擇具有雙屏設計的套管。

2.控制絕緣缺陷。供電設備的可靠性是由電氣設備絕緣結構的性能決定的，為最大限度地增強電氣設備的絕緣性能，控制絕緣缺陷，高壓開關柜內部絕緣板應使用防污、防潮涂料進行涂刷，以增加絕緣板的憎水性。在選擇母排絕緣套管時，應盡量選擇有資質廠家生產的、具有良好質量信譽的產品。在檢查包封的時候，要注意是否無氣隙、收縮是否均勻。無氣隙、收縮均勻的母排絕緣套管能大大提高母排運行穩定性能，還可有效提高開關柜的絕緣性能、抗腐蝕性能。

3.優化運行條件。為避免環境引發高壓開關柜運行故障，電力單位應對高壓開關柜的運行環境進行改善，在溫度較高時，為及時排散開關柜的熱量，應在手車柜前后安裝風扇或者在上柜和母線柜后下柜悶板上設散熱孔，加強空氣對流，以便于高壓開關柜通風散熱，確保柜的干燥；在多雨潮濕季節，應首先做好排水工作，還應在母線室安裝加熱器、在電纜室和開關室安裝加熱除濕器，實現有效調節溫濕度的目的，確保高壓開關柜周圍的濕度和溫度都保持在標準要求范圍之內；另外，還應做好開關柜清理工作，以確保高壓開關柜運行的安全可靠。

4.加強狀態檢修。傳統的檢修維護模式是運用多個檢修班組同時對多個維護作業面開展維修作業，這樣不但會造成資源浪費，還會造成巨大的經濟損失，同時需要在停電狀態下才可開展計劃檢修作業。目前，隨著電壓等級的提高、電網規模的擴大以及用電負荷的增長，如果再進行停電檢修，維修成本會大大提高。因此，實行高壓電氣設備狀態檢修是必須的。狀態檢修可以對電氣設備的狀態開展實時監視，能準確、及時發現電氣設備中存在的潛在隱患，及時采取有效措施，不必進行大面積的停電，極大的節約了檢修維護成本，提高了維護檢修工作的針對性。

結語

總而言之，在高壓開關柜的工作過程中，其容易受內部元件、環境等各種因素影響，引發故障致使電網無法正常運行。假如我們能完全按照高壓開關柜的設計、運行、檢修標準執行，改善電網運行環境，利用有效措施降低高壓開關柜發生故障的頻率，就可以保障電網的穩定安全運行，進而為我國經濟發展提供充足的電能保障。

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