關于12kV高壓開關柜絕緣故障分析

鄭小梅

（泉州億興電力工程建設有限公司泉州經濟技術開發區分公司，福建 泉州 36200）

0 引言

近年來，在經濟發展的需求下，12kV開關柜在使用數量上呈現出明顯的上漲趨勢，其在電網中的地位也更加突顯，得到了廣泛關注。雖然開關柜得到了大范圍的應用，但是缺陷和故障也隨之顯現出來，其中絕緣故障屬于最具代表性的故障類型。因此，對絕緣故障進行有效分析并掌握故障處理的關鍵技術尤為重要，具有重要意義。

1 絕緣故障分析

在電網運行中，絕緣故障屬于較為常見的故障類型，發生的概率較大，通常情況下引發絕緣故障的原因有很多，主要包括以下幾個方面。首先是開斷故障與關合故障。開斷與關合屬于高壓開關柜的典型問題之一，出現此類問題的原因主要是因為路由器短路造成的，在路由器短路時，開斷與關合水平較低，特別是在真空斷路器應用的時候，經常會伴隨波紋管漏氣的情況。其次是絕緣故障。絕緣故障會集中出現在絕緣件選擇的時候，如果不能科學分析設備所需的絕緣要求，就會引發絕緣故障[1]。在系統運行階段，需要做好與電壓限制相關的防護措施，倘若防護措施不理想或者是不到位就會誘發安全事故，造成經濟損失。另外，還要注重絕緣強度的提升，如果這些條件都無法達到，那么過電壓下的可靠性以及安全性便無法保障。除此之外，如果缺乏有效的維護與管理手段，也會有很大可能導致閃絡擊穿的情況，危險系數比較高。再次，在電網系統中防雷設備是必不可少的，如果防雷設備缺乏合理性，并不能起到實質性的作用，同樣也會面臨雷擊的風險。最后是載流故障。載流故障在開關柜故障中也是比較常見的，主要是因為隔離插頭存在接觸不良的問題，一旦插頭接觸不良就會很容易出現觸頭燒熔的情況，這種情況的危險系數比較大，很容易損壞設備，如果不采取有效措施進行維護，將會難以提升運行質量，應該引起重視。

2 絕緣故障類型

絕緣故障主要體現形式有多種，可以細分為母排相間、穿盤套管以及 相對地等，接下來將會詳細介紹。

2.1 母排相間故障和相對地短路

母排相間故障和相對地短路是絕緣故障的主要類型，出現此類問題的原因是在進行高壓柜設計時，關于絕緣距離沒有科學合理設計，其距離并不能滿足實際要求，這樣就無法發揮出絕緣距離的真實作用，導致出現故障問題。除此之外，高壓柜安裝時假如工藝有缺陷，施工質量無法保障，絕緣材料質量較差等，這些因素也是誘發母排相間故障和相對地短路的主要原因。

2.2 穿盤套管放電

針對穿盤套管放電的問題，可能是由多種因素導致的，因此在實際施工中需要加強管理，對相關技術人員嚴格要求，并且還要保證環氧樹脂材料的真實質量。另外，如果設備長期存放在潮濕環境中，那么放電現象出現的概率就會明顯加大，主要是因為在潮濕條件下，無法保證空氣分布的均勻性，母排表面會發生嚴重損壞，從而引發絕緣故障。圖1為套管電磁波傳播及放電特征

圖1 套管電磁波傳播及放電特征

套管放電情況，與電容、電感等因素有關，具體公式如下：

上述公式中，C代表電感，L為電容，R為電阻，G為電導。工作人員可借助上述參數，計算放電情況，并對其進行處理。

2.3 動靜觸頭放電與觸頭盒放電

在日常的故障檢修工作中，動靜觸頭放電與觸頭盒放電是比較常見的故障類型。前文已經提到過，高壓開關柜在正常的運行中會直接受到大電流的沖擊，并且承擔高電壓，是確保安全運行的關鍵設備[2]。如果出現觸頭或者是觸頭盒放電問題會直接影響電網供電的平穩和高效，降低設備運行效率，引發其他故障。如果是因為運行人員存在不當操作行為，開關推進不徹底，就會導致動靜觸頭接觸不良，插入深度不足而影響通流能力，最終釀成接觸面發熱，影響設備運行。

圖2 隔離動觸頭

2.4 電纜室放電

電纜室出現放電問題，也是常見的故障類型之一，主要表現為在電纜室中形成的進線電纜對地放電問題。產生放電現象的原因是高壓開關柜安裝距離與實際使用要求不符，并且開關柜之間沒有安裝絕緣隔板，缺乏有效的復合絕緣處理措施。

3 故障處理措施

通過分析不同原因導致的絕緣故障，采取具有針對性的故障處理措施。具體措施如下：

3.1 檢測絕緣件的真實絕緣能力

在開關柜運行階段，想要有效處理絕緣故障的相關問題，可以借助較為先進的檢測手段對故障部位進行檢測，及時發現故障問題并且第一時間解決，采取有效的檢測技術和解決辦法，將安全隱患盡早排除。對12kV開關柜進行檢測時，相關技術人員要掌握絕緣凈空氣間隙，并在此基礎上完成沖擊耐受電壓的相關試驗，進一步提升檢測質量，為后續工作的實施提供保障，及時發現絕緣問題，避免安全事故發生。另外，還要掌握相關的高壓開關整定計算公式，通過科學合理的計算確保設備的穩定性。例如：當高壓開關柜的額定電流達到300A 時，所帶負荷為2361kW；Ie=227A；CT=300/5。此時的過負荷保護值為：IZ1=K1Ie（K1取值1.3）=1.3*227=295（A）；而速斷整定值為：Id=K2IZ1（K取值3）=3*295=885A；CT=300/5=60；885/60=14.75（A），為了防止越級跳閘的情況出現，故取值為12A。

3.2 絕緣監督管理

在進行絕緣故障處理時，絕緣監督管理是一項十分關鍵的工作，需要增大監督管理的力度。首先，在管理過程中，相關人員要精準把握開關柜所處的絕緣狀態，可以從內部絕緣和表面絕緣兩方面入手，通過合理措施提升絕緣強度。與此同時，還可以對絕緣強度相對較低的設備進行改造和更換處理，注重檢測零值絕緣子的狀況和及時更換。其次，抓住停電清掃的有利機會對設備絕緣表面完成維護和處理，在完成清掃后還需要噴灑一層絕緣性能比較強的涂料，以此來達到絕緣的目的，預防污閃現象的發生[3]。最后，加強對裸露導電體的處理，裸露出來的導電體是比較危險的，為了確保安全性需要進行處理，主要的方法是在重要部位包裹上絕緣材料，又或者是通過增設絕緣護套的方法，提升構件的絕緣能力。

3.3 合理應用絕緣材料

絕緣材料選擇時主要方法如下：首先，在絕緣材料的選擇上應該以阻燃導熱橡膠為主，因為此類材料在阻燃性能方面表現較為突出，具有超強的絕緣性能，并且導熱性能良好，同時服役時間也比較長，性價比很高，應用此類材料可以延長設備的運行壽命，提升開關柜的可靠性，確保實際的運行效果。其次，還可以廣泛使用高自潔和防污閃的絕緣涂料。在絕緣涂料的選擇方面要遵循一定的技術指標，通過噴灑涂料的方法可以增強化學穩定性，延長開關柜的服役時間，保障經濟效益。但是值得注意的是，此類涂料比較容易招惹塵土，需要和氟材涂料搭配使用，處理完畢后使用效果更佳[4]。

3.4 現場管理措施

除了上述措施外，有效的現場管理也是至關重要的，在實際的管理工作中，需要結合施工情況，利用先進技術增強構件的絕緣強度，使其可以滿足實際的使用需求，提高設備的穩定性，并對穿柜套管位置科學調整，保證運行質量可以達到相關規定要求。另外，還要推行責任問責制，對故障檢修人員定期進行培養，強化專業知識和專業技能儲備，通過宣講絕緣故障的相關理論，讓相關人員有所認識和了解，形成一套合理有效的機制，為故障定位和排除提供便利條件[5]。

4 結語

綜上所述，針對開關柜的故障分析需要考慮多方面的因素，其中絕緣故障發生的概率最高，為了從根本上提升開關柜的使用性能，必須從絕緣故障入手，掌握不同的絕緣故障類型以及形成原因，并在此基礎上提出優化建議，利用先進的技術增加構件的絕緣能力，提升整體的穩定性，確保可以達到絕緣設備運行的實際要求。