35kV開關柜常見故障及預控措施分析

何韻

摘要：隨著經濟發展以及人民生活水平大幅提升，對于電力資源的需求越來越大，這不僅要求供電企業要保持充足的電力能源供應，同時也要充分保障電力系統的安全運行，降低電力系統發生故障的風險，提升系統的穩定性與可靠性。35kV開關柜的主要作用是控制與保護電路，目前，在變電站中35kV開關柜的應用比較廣泛，且配套技術也比較成熟，但是受設計、安裝以及運維等方面的影響，35kV開關柜在運行過程中也出現了比如局放超標等多種故障，影響了變電站的安全運行。

關鍵詞：35kV;開關柜;常見故障;預控措施

35kV開關柜優點很多，如噪聲小、可靠性高、結構緊湊、環境適應性高、體積小等。然而，近些年來，隨著35kV開關柜數量的持續攀升，在實際運行中，由于各種因素的影響，出現了一系列的故障問題。因此，分析35kV開關柜常見故障及其相應的預控措施是非常有必要的。文章以某變電站一起35kV開關柜故障事故為例，重點分析35kV開關柜的常見故障，并研究相關的預控措施。

1、35kV開關柜故障事故概述

某變電站在一次雷雨天氣中，雷響之后35kV高壓室傳出爆炸聲，35kV母聯300開關保護裝置過流I段動作跳閘。變電站值班工作人員巡查時發現開關間隔出有明顯熏黑的痕跡，此時值班工作人員接到調度指令，要求將35kV線路停運。檢修人員進入現場后，經過檢查發現35kV母聯300TA小車三相觸頭絕緣套已發黑，且下動觸頭臂與柜內靜觸頭護罩的金屬擋板處都存在放電痕跡，35kV開關柜內部存在一層薄薄的水霧，檢修人員初步判斷觸頭臂對金屬擋板放電可能是開關柜內的水霧所致。此前，該地區部分變電站曾出現過35kV開關柜受潮導致出現局部放電、局放超標等故障。

2、故障原因分析

檢修工作人員首先對35kV線路的I、II段母線銅排的絕緣值進行了測試，測試結果接近于0。拆開母排柜的蓋板進行檢查，發現內壁上附著有水珠，并且母聯300TA柜A相穿墻套管屏蔽線已經燒斷，經觀察屏蔽線的絕緣外套上存在壓痕，猜測是安裝施工時壓傷，用毛巾擦干水珠后，再次遙測絕緣，雖然檢測結果顯示絕緣值比較低，但是相較于處理前產生了明顯變化。35kV開關柜安全運行要求絕緣值不低于1000MΩ，雖然處理后測試結果有所變化，但是顯然無法達到運行要求。該變電站35kV開關柜運行環境要求濕度在70%以下，否則可能會引發開關柜故障，此次故障事故發生時，開關柜所處環境中的濕度超過90%以上，明顯超過開關柜運行要求，導致設備絕緣值大幅降低，在雷雨天氣中，線路中的過電壓會傳遞至變電站，并通過設備絕緣的薄弱部位對開關柜放電。總的來說，此次故障事故與設備運行的環境、安裝施工以及設備的技術參數等多方面因素有關。

2.1變電站高壓室防潮處理不合格

該變電站在高壓室墻體上裝有2臺抽風機，主要是排出高壓室內有害氣體，然而在安裝時未考慮到防潮問題，沒有采取任何防潮措施，導致潮濕天氣通過風機孔會進入潮氣，增加高壓室內濕度。同時在高壓室內也沒有配備相應的除濕設備，一旦室內濕度增加，短時間內難以快速降下來，最終會影響到設備的絕緣能力。

2.2開關柜的絕緣距離不夠

根據GB50060的規定，35kV開關柜內的帶電設備與開關柜柜體最小絕緣距離為300mm，而經實地測量，帶電設備與開關柜間的距離僅200mm，設備廠家出于縮小開關柜尺寸的考慮，縮短了最小絕緣距離，僅在導體外部增加了絕緣套來彌補這一缺陷，但是隨著開關柜的運行，絕緣套受熱老化，其絕緣性能必然下降，從而影響到設備性能。

2.3安裝施工質量問題

檢修人員在對故障現場進行檢查時發現，屏蔽線存在壓傷，并且母排存在尖角，在施工時未作打磨處理。而這些尖角是電場強度最大的部位，若線路中出現過電壓就可能對絕緣薄弱部位放電。

3、預控措施

3.1改善35kV開關柜運行環境

結合此次故障事故以及該地區同類型故障事故來看，此類故障發生時均為潮濕天氣或者雷雨天氣，潮濕空氣進入變電站高壓室，導致高壓室環境濕度升高，進而影響到設備絕緣性能。針對該變電站的情況，首先需要切斷高壓室流入潮濕空氣的通道，即抽風機的風孔以及通風窗，抽風機的風孔可以在外部安裝活動百葉，抽風機停止運行時百葉閉合，阻止潮濕空氣進入;抽風機運行時，活動百葉打開，保持空氣流通，即便潮濕空氣進入高壓室，在抽風機作用下也會被抽出。這種做法的優勢在于不僅可以起到阻止潮濕空氣的作用，同時也能兼顧高壓室通風需求。通風窗可以安裝活動玻璃，僅在高壓室需要通風時打開，其余時間保持閉合狀態，從而阻止潮濕空氣進入。此外，考慮該地區的空氣濕度較大，尤其是每年的雨季，為了確保高壓室的絕對濕度保持在規定的范圍，必須采取措施吸收掉高壓室內的潮濕空氣。因此，需要高壓室安裝空調，在雨季來臨時，定時打開空調除濕功能，從而使高壓室的環境濕度保持恒定。此外，檢修人員在檢查時發現開關柜內壁上凝結有水珠，這主要是由于開關柜內部相對封閉，頂部沒有開通氣孔。因此，在開關柜的頂部安裝風機，若潮濕空氣進入開關柜內部，則風機會將其排出，使開關柜內部保持相對干燥的狀態，避免水珠凝結。

3.2處理各相導體間距問題

在該變電站中，發生此類故障事故與最小絕緣距離不夠也有密切關系，但是由于該變電站已經建成投入使用，若需要改變開關柜的整體結構，造成的影響范圍較大。因此，嘗試采用其他措施彌補這一缺陷。設備受潮后，其絕緣性能會大幅下降，遠遠低于開關柜安全運行的標準。因此，更換開關柜內的所有靜觸頭護罩以及穿墻套管，選擇絕緣性能優良的元件。同時也要沿用設備廠家采用的強化措施，即在導體外部加設絕緣套，對老化絕緣套全部更換。此外，在開關柜運行過程中，要定期檢查上述各項元件，發現絕緣性能下降要及時更換，避免引發故障。

3.3對母排上的尖角進行打磨處理

對開關柜內整個母排進行檢查，有尖角的部分必須進行打磨處理，從而改變母排尖角部位電場分布，避免絕緣薄弱位置放電。

3.4安裝線路避雷器

根據調查統計，該地區此類事故的發生多與雷雨天氣有關，因雷擊所造成的線路中的過電壓會擊穿開關柜內絕緣薄弱部位，同時還可能直接導致電力設備損毀。因此，采取相應的防雷措施極為必要。在開關柜中配備線路避雷器，可以有效防護出線間隔，不僅可以避免雷擊造成電力設備損毀，同時也能限制因雷擊產生的過電壓，避免開關柜薄弱部位被擊穿出現局放超標等故障，有效降低故障發生風險。

3.5選擇新型開關柜技術

C-GIS開關柜采用新型技術，在焊接鋼板的柜體內設置間隔，以三相共箱式的方式將接地開關、隔離開關以及斷路器等高壓元件裝入柜體內，同時，柜體內的絕緣介質是比大氣壓高一些的SF6或者SF6/N2混合氣體[3]，從而在35kV開關柜運行過程中可以降低外界環境因素對設備運行狀態的影響，避免因觸頭接觸不良或者是開關柜內存在局部放電等故障，進而影響到開關柜的運行狀態，全面提升35kV開關柜運行的可靠性與安全性，全力保障電力供應。

4、處理效果分析

通過采取上述幾項措施，使得該變電站高壓室的環境濕度持續保持在70%以下，符合35kV開關柜的運行條件，經檢修人員再次測試，開關柜的絕緣電阻值都超過1000MΩ，符合變電站運行條件。測試完成后，該變電站開始對35kV開關柜送電，并采用局部放電測試儀器進行檢測，未發現開關柜內存在局部放電的情況，此外，由于加裝了線路避雷器，并采取了防潮措施，該變電站運行至今未出現此類事故，表明采取的措施具有顯著效果。

5、結語

從此次故障事故當中可以看出，35kV開關柜雖然應用已經比較廣泛，相關技術比較成熟，但是由于受多種因素的影響，仍存在較高的故障風險。因此，對于35kV開關柜的安裝調試、運維管理工作要高度重視，定期利用局放測試設備以及紅外測溫設備等監測開關柜的運行狀態，以便及時發現存在的缺陷或者故障并采取措施，從而確保其處于安全的運行環境中。

參考文獻

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