35 kV開(kāi)關(guān)柜穿柜套管故障原因分析

李建明

(陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 晉城 048102)

0 引言

某35 kV 開(kāi)關(guān)柜采用移開(kāi)式結(jié)構(gòu),母線采用D型絕緣銅母排,柜與柜之間母線絕緣主要依賴(lài)帶屏蔽環(huán)的穿柜套管。由于該開(kāi)關(guān)柜尺寸小、操作靈活、維修方便,在改造工程中應(yīng)用較為廣泛。但在實(shí)際運(yùn)行中,由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、絕緣裕度小,加上受產(chǎn)品制造質(zhì)量、運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行維護(hù)水平影響,其故障率還是比較高的,尤其穿柜套管的故障又占相當(dāng)大的比例。

1 故障概述

2018-07-11,某電廠35 kV 段母線正常運(yùn)行中母聯(lián)開(kāi)關(guān)柜母線室故障,造成母線失電,上一級(jí)開(kāi)關(guān)跳閘。經(jīng)檢查為該35 kV 段母聯(lián)開(kāi)關(guān)柜00BDA05 與相鄰的開(kāi)關(guān)柜00BDA04 柜間母線穿柜套管放電嚴(yán)重。

2 原因分析

(1) 穿柜套管均壓環(huán)彈簧安裝不當(dāng)。35 kV 母聯(lián)柜00BDA05 與00BDA04 柜間B 相、C 相穿柜套管屏蔽環(huán)與母排間的均壓環(huán)彈簧由于安裝過(guò)程中存在位置不當(dāng)或擠壓變形,致使穿柜套管屏蔽環(huán)與母排接觸不良,不能實(shí)現(xiàn)等電位連接。帶電運(yùn)行中母排與穿柜套管內(nèi)表面屏蔽環(huán)之間電場(chǎng)不均勻,空氣被擊穿后持續(xù)放電,進(jìn)而發(fā)展為沿面放電,最終在套管外與母聯(lián)開(kāi)關(guān)柜A 相靜觸頭形成ABC 三相短路通道。

這里的均壓環(huán)彈簧起著等電位連線的作用,等電位連線常應(yīng)用于高壓開(kāi)關(guān)柜穿柜套管、穿芯式電流互感器等設(shè)備中。

等電位連線的作用：母線對(duì)地或?qū)﹄娏骰ジ衅鞯亩卫@組之間存在兩個(gè)串聯(lián)的“電容器”,分別為空氣和環(huán)氧樹(shù)脂,前者介電常數(shù)小而后者介電常數(shù)大。如果沒(méi)有等電位線,高壓運(yùn)行時(shí)空氣介質(zhì)“電容器”將承受更高的電壓,容易被擊穿產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象。因此,就用等電位線把空氣“電容器”給短路起來(lái),這樣就將母線的電位接到套管的內(nèi)腔上,在母線對(duì)地或?qū)﹄娏骰ジ衅鞫卫@組之間就只有環(huán)氧樹(shù)脂絕緣,消除了電暈放電現(xiàn)象,保證了帶電設(shè)備的安全。

(2) 運(yùn)行環(huán)境不良。在GB/T 11022—2011《高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》及DL/T 593—2016《高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中,均對(duì)開(kāi)關(guān)柜使用環(huán)境、溫濕度做了如下規(guī)定：在24 h 內(nèi)測(cè)得的相對(duì)濕度的平均值不超過(guò)95 %；月相對(duì)濕度平均值不超過(guò)90 %。

該配電室雖安裝了兩臺(tái)3 匹空調(diào),但由于該空調(diào)沒(méi)有抽濕功能,也沒(méi)有裝抽濕機(jī),設(shè)備在運(yùn)行中相對(duì)濕度可能超過(guò)設(shè)計(jì)使用濕度。而且實(shí)際上在某些地區(qū),溫度的驟變也會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)設(shè)備凝露的發(fā)生。因此在空氣濕度較大的運(yùn)行環(huán)境下,穿柜套管的放電現(xiàn)象更加嚴(yán)重,最終導(dǎo)致故障的發(fā)生。

(3) 運(yùn)維水平有待提高。檢修規(guī)程或檢修工藝中未能明確高壓開(kāi)關(guān)柜穿柜套管等電位連線的檢查標(biāo)準(zhǔn)和檢查要求,日常檢查維護(hù)工作中忽視了對(duì)等電位連線的檢查和檢修,由于漏檢造成該設(shè)備隱患未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除。

(4) 未配置母線保護(hù)。該35 kV 母線未配置母線保護(hù),是造成開(kāi)關(guān)越級(jí)跳閘停電范圍擴(kuò)大的重要原因。

3 預(yù)防措施

(1) 加強(qiáng)35 kV 開(kāi)關(guān)柜的設(shè)計(jì)、選型、基建安裝工作。依據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》第12.4.1.10 條：24 kV 及以上開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的穿柜套管、觸頭盒應(yīng)采用雙屏蔽結(jié)構(gòu),其等電位連線(均壓環(huán))應(yīng)長(zhǎng)度適中,并與母線及部件內(nèi)壁可靠連接；第12.4.1.3 條：開(kāi)關(guān)柜及裝用的各種元件均應(yīng)進(jìn)行凝露試驗(yàn),開(kāi)關(guān)柜整機(jī)應(yīng)進(jìn)行污穢試驗(yàn),生產(chǎn)廠家應(yīng)提供型式試驗(yàn)報(bào)告。

因此一定要做好設(shè)備采購(gòu)前的設(shè)計(jì)和選型工作,另外要注意設(shè)備安裝階段容易忽視的細(xì)節(jié)問(wèn)題。例如本案例中均壓環(huán)彈簧安裝不當(dāng)是造成本次故障的主要原因,未能滿(mǎn)足“等電位連線與母線及部件內(nèi)壁可靠連接”的技術(shù)要求。因此有條件時(shí)應(yīng)將“穿柜套管均壓環(huán)彈簧”改造為“電磁軟線通過(guò)螺絲緊固或焊接的連接方式。”

(2) 提高設(shè)備運(yùn)行維護(hù)水平。嚴(yán)格按照產(chǎn)品的檢修維護(hù)周期進(jìn)行設(shè)備的檢查維護(hù)保養(yǎng)工作,運(yùn)行環(huán)境變差時(shí)應(yīng)及時(shí)縮短檢查周期；停電時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查等電位連線與套管內(nèi)屏蔽層的接觸情況并進(jìn)行導(dǎo)通測(cè)試,合格后方可投運(yùn)；穿芯式電流互感器等電位線采用軟銅線,并應(yīng)位于屏蔽環(huán)(罩)內(nèi),檢查應(yīng)無(wú)脫落現(xiàn)象。檢查開(kāi)關(guān)柜的驅(qū)潮裝置工作正常。結(jié)合日常巡視檢查溫濕度控制器是否正常,潮濕季節(jié)應(yīng)切換為手動(dòng)模式長(zhǎng)期投入。

(3) 積極利用紅外成像、超聲波局放檢測(cè)等先進(jìn)技術(shù)手段加強(qiáng)開(kāi)關(guān)柜設(shè)備運(yùn)行中的監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)隱患或缺陷及時(shí)處理,保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

(4) 改善開(kāi)關(guān)柜設(shè)備運(yùn)行環(huán)境。高壓室在設(shè)備運(yùn)行時(shí)應(yīng)處于密封狀態(tài),軸流風(fēng)機(jī)等通風(fēng)孔在不用時(shí)應(yīng)保持關(guān)閉狀態(tài),所有窗戶(hù)密封性要好,開(kāi)關(guān)柜及出入線電纜封堵應(yīng)嚴(yán)密良好,阻止外界潮氣的進(jìn)入；高壓室應(yīng)配備抽濕機(jī)、空調(diào)機(jī),用以保持適合的溫度和濕度,滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境要求。

(5) 有條件時(shí),為避免開(kāi)關(guān)柜越級(jí)跳閘或“火燒連營(yíng)”事故的發(fā)生,35 kV 母線應(yīng)裝設(shè)差動(dòng)或電弧光保護(hù)等母線保護(hù),在母線室發(fā)生故障時(shí)能快速準(zhǔn)確地將故障切除或隔離。

4 結(jié)束語(yǔ)

35 kV 開(kāi)關(guān)柜是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一,在日常檢修維護(hù)工作中,除了要做好開(kāi)關(guān)柜本體的工作外,也必須重視對(duì)開(kāi)關(guān)柜諸如穿柜套管等零部件以及對(duì)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的管理工作。