ZW20型柱開局放問題的研究

馬成飛

[摘? ? 要]通過完善單個(gè)絕緣件的生產(chǎn)工藝、改進(jìn)電流互感器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、提升開關(guān)自身裝配工藝等措施，能夠有效控制ZW20型柱開整機(jī)局放，從而降低因開關(guān)設(shè)備局放問題導(dǎo)致配網(wǎng)線路出現(xiàn)的故障。

[關(guān)鍵詞]工藝;設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu);局放

[中圖分類號(hào)]TM855 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）02–00–02

Research on Opening and Releasing of ZW20 Column

Ma Cheng-fei

[Abstract]This article can effectively control the partial discharge of the ZW20 column opening and complete machine by improving the production process of a single insulating part， improving the design structure of the current transformer， and improving the assembly process of the switch itself， thereby reducing the problem of partial discharge caused by switchgear. The failure rate of the network line.

[Keywords]technology; design structure; partial discharge

隨著我國配網(wǎng)自動(dòng)化投資逐年加大，智能型開關(guān)設(shè)備將被大面積應(yīng)用到配網(wǎng)側(cè)，其可靠性顯得尤為重要。從近些年開關(guān)設(shè)備運(yùn)行故障統(tǒng)計(jì)情況來看，因開關(guān)設(shè)備局部放電導(dǎo)致線路故障占絕大數(shù)比例，因此解決開關(guān)設(shè)備局放問題是一項(xiàng)迫在眉睫的工作，有助于提高開關(guān)設(shè)備的可靠性及使用壽命，進(jìn)而能夠大幅降低配網(wǎng)線路的故障率。本文以ZW20型柱開為研究對(duì)象，提出了一種新的解決此型開關(guān)局放的方案。

1 局部放電

絕緣體中只有局部區(qū)域發(fā)生的放電，而沒有貫穿施加電壓的導(dǎo)體之間，可以發(fā)生在導(dǎo)體附近，也可以發(fā)生在其他地方，這種現(xiàn)象稱為局部放電。電力設(shè)備絕緣在足夠強(qiáng)的電場作用下局部范圍內(nèi)發(fā)生的放電，這種放電是以僅造成導(dǎo)體間的絕緣局部短接而不形成導(dǎo)電通道為限。絕緣每次發(fā)生局部放電，破壞絕緣的分子結(jié)構(gòu)，造成絕緣劣化，加速絕緣損壞過程，這是高壓電力設(shè)備絕緣損壞的一個(gè)重要因素。目前常用的降低局部放電方案有減少導(dǎo)電體尖端、表面的毛刺、圓整金屬件的邊角、環(huán)氧樹脂中增加屏蔽層等。本文提出了一種新的解決ZW20型柱開局放解決方案，并通過批量驗(yàn)證，具備量產(chǎn)條件。比傳統(tǒng)的解決ZW20型柱開局放問題具有更強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性。

2 ZW20型柱開局放產(chǎn)生的原因

通過對(duì)ZW20型柱開整機(jī)局放測試、絕緣件局部放電的特點(diǎn)及內(nèi)嵌電流互感器的研究，發(fā)現(xiàn)了影響整機(jī)局放的幾個(gè)因素：①進(jìn)出現(xiàn)套管的自身局放;

②電流互感器;③是否充SF6氣體;④開關(guān)裝配工藝等。其中電流互感器是在這幾個(gè)因素中的關(guān)鍵因素。ZW20型柱開結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 ZW20型柱開局放解決措施

針對(duì)上述局放產(chǎn)生的幾個(gè)主要誘因，優(yōu)化開關(guān)的裝配工藝及各個(gè)關(guān)鍵絕緣件、元器件的局放，從而達(dá)到控制整個(gè)開關(guān)局放的目的。

3.1 單測進(jìn)出線套管局放

未改進(jìn)前測試單個(gè)進(jìn)出線套管局放正常都在90～150 pC，發(fā)現(xiàn)主要原因是進(jìn)出線套管在制造過程中，工藝未控制完善到位，現(xiàn)要求每個(gè)進(jìn)出線套管在恒溫箱溫度控制170 ℃左右，保持2 h左右，本文進(jìn)行了6只樣品測試，測試數(shù)據(jù)見表1。

3.2 內(nèi)嵌電流互感器

ZW20型柱開內(nèi)嵌電流互感器選用低壓互感器，自身沒有局放要求。但如果裝在開關(guān)箱體內(nèi)側(cè)，考慮到進(jìn)出線套管銅棒及一次導(dǎo)電桿加高壓，直接通過電流互感器內(nèi)孔，因?yàn)殡娏骰ジ衅鞫尉€接地，相當(dāng)于高壓對(duì)電流互感器中環(huán)氧樹脂澆注的鐵芯線圈直接局部放電。降低局部放電的根本方法是限制導(dǎo)體表面電場強(qiáng)度，行業(yè)里通常解決ZW20型柱開局放的方案：在進(jìn)出線套管里面增加屏蔽網(wǎng)，這樣做雖然能夠解決局放，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致其生產(chǎn)效率降低、成本增加，也會(huì)犧牲環(huán)氧樹脂的絕緣厚度。根據(jù)分析，要使空間間隙不發(fā)生放電，就需要降低兩者之間的場強(qiáng)，在相電壓及絕緣厚度不變的情況下，增加空氣間隙距離來實(shí)現(xiàn)，為此本文提出了一種新的解決方案：在保證電流互感器基本性能參數(shù)不變的前提下，盡可能增加電流互感器內(nèi)孔大小，本文根據(jù)實(shí)際需求把原來的電流互感器的內(nèi)孔直徑由原來的83 mm調(diào)整為93 mm，本文進(jìn)行了5只樣品測試，測試數(shù)據(jù)見表2。

3.3 是否充SF6氣體

在解決了上述兩個(gè)對(duì)開關(guān)局放影響比較大的零部件后，為達(dá)到良好的驗(yàn)證效果，本文使用5臺(tái)樣機(jī)的進(jìn)行測試，分兩個(gè)步驟實(shí)施：①箱體內(nèi)未充SF6氣體;②箱體內(nèi)充SF6氣體，試驗(yàn)結(jié)果表明：箱體未充SF6前的局放正常在150～200 pC，充完SF6后的局放正常在40～70 pC，分析主要原因是：相對(duì)介質(zhì)發(fā)生了變化（一介質(zhì)為空氣、二介質(zhì)為SF6），導(dǎo)致相對(duì)場強(qiáng)大幅降低。測試數(shù)據(jù)見表3。

3.4 完善開關(guān)裝配工藝的整機(jī)局放

通過5臺(tái)樣機(jī)測試發(fā)現(xiàn)上述幾種改進(jìn)措施能夠大幅降低整機(jī)的局放，但距離目標(biāo)值：14.4 kV電壓下，局放≤20 pC，還有一定的差距。通過控制ZW20型柱開的進(jìn)出線套管、一次導(dǎo)電棒、殼體三者之間的同軸度：要求控制在±0.5 mm范圍內(nèi)，局放得到有效解決。其主要原因是：如果同軸度未得到有效控制，雖然箱體里充有SF6氣體，但一次導(dǎo)體對(duì)電流互感器放電還存在電場不均衡的現(xiàn)象，同軸度問題解決后，場強(qiáng)均衡得到明顯改善，整機(jī)局放滿足技術(shù)要求。測試數(shù)據(jù)見表4，樣機(jī)結(jié)構(gòu)圖見圖2。

4 結(jié)語

開關(guān)局放問題的解決是一個(gè)系統(tǒng)性工程，不僅是某一個(gè)絕緣件或者元器件的原因造成的，而是幾者相互作用、影響的結(jié)果。為此，本文通過5臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行了批量性的驗(yàn)證，找到了一種新的ZW20型柱開局放的解決方案，降低了整機(jī)開關(guān)的局放，滿足國網(wǎng)的技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱紅杰，李楊，趙飛，等.淺析12 kV柱上ZW20開關(guān)局放原因及處理方法[J].電力系統(tǒng)裝備，2019（23）：238-240.

[2] 張文凱，吳小釗，崔宇，等.內(nèi)置電子式傳感器后ZW20開關(guān)局部放電研究[J].高壓電器，2019，55（3）：51-58.

[3] 孔麗.穿墻套管放電原因分析及消除措施[J]，山西電力，2016，（1），21-22.