一起35kV開關(guān)柜內(nèi)部放電故障的原因解析

杜賀金 李春生

（河南省遂平縣電業(yè)公司，河南 駐馬店463100）

2012年2月22日110kV啟 源變1#主變中壓側(cè)過流保護動作，引起啟351開關(guān)和啟350開關(guān)跳閘，啟35kV南母失壓。故障后，調(diào)度對相關(guān)負荷線路進行運行方式調(diào)整，對失壓母線進行隔離。

1 故障位置檢查及判斷

故障后立即對啟351開關(guān)和啟350開關(guān)及相鄰間隔設(shè)備進行外觀檢查。啟351開關(guān)未發(fā)現(xiàn)異常，啟350開關(guān)柜與啟350聯(lián)南隔離開關(guān)柜之間穿盤套管處有熏黑痕跡，啟350聯(lián)南隔離開關(guān)柜后門打開后發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)穿盤套管有明顯放電和熏黑痕跡，部分支撐瓷瓶釉質(zhì)損壞，母線連接螺桿有燒熔現(xiàn)象，部分母線熱縮護套燒裂散落于柜內(nèi)。啟350kV南母上其它開關(guān)柜未發(fā)現(xiàn)異常。

圖1 啟源變35kV母線一次接線圖

2 保護動作情況分析

2.1 35kV母線運行方式

故障前，2臺主變正常運行，啟35kV北母、啟35kV南母并列運行，啟常1、啟塑1、啟城1運行在南母，啟化1運行在北母，見圖1。系統(tǒng)負荷在安全運行允許范圍內(nèi)。

2.2 保護動作情況分析

故障發(fā)生后，根據(jù)運行記錄和保護整定值可以看出，啟351、352開關(guān)的過流保護I時限首先動作跳開啟350開關(guān)。動作后故障點沒有被隔離，故障電流繼續(xù)保持，導(dǎo)致1#主變中壓側(cè)開關(guān)啟351過流保護II時限隨后動作，啟351開關(guān)動作跳閘后故障電流被切除。根據(jù)故障位置的檢查情況說明故障點發(fā)生在啟350聯(lián)南隔離開關(guān)柜處，保護正確動作。

3 故障原因分析

3.1 現(xiàn)場檢查情況

打開故障啟350聯(lián)南隔離開關(guān)柜后門后發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)三相穿盤套管有放電和熏黑痕跡，部分支撐瓷瓶釉質(zhì)損壞，母線連接螺桿有燒熔現(xiàn)象，部分母線熱縮護套燒裂散落于柜內(nèi)，其中C相穿盤套管熏黑現(xiàn)象最為嚴(yán)重。

3.2 開關(guān)柜尺寸檢查

檢查相間和相對地安全凈距在310mm左右，滿足國家電網(wǎng)生[2010]1580號《預(yù)防交流高壓開關(guān)柜人身傷害事故措施》中對35kV開關(guān)柜安全凈距≥300mm的要求。

3.3 開關(guān)柜交流耐壓試驗

對啟350聯(lián)南隔離開關(guān)柜相間、對地進行交流耐壓試驗，耐壓試驗未通過。

3.4 對穿盤套管進行檢查

對開關(guān)柜內(nèi)部元件進行解體排查，發(fā)現(xiàn)C相穿盤套管中部外表面有明顯貫穿性裂紋，如圖2所示。從套管中部縱向剖開穿盤套管，發(fā)現(xiàn)穿盤套管內(nèi)部從高電壓區(qū)域向外部地電位區(qū)域沿著裂紋有明顯放電和被熏黑痕跡，如圖3所示。

圖2 C相穿盤套管外表面裂紋

圖3 縱向剖開穿盤套管后放電痕跡

3.5 故障分析

結(jié)合對其他元器件的外觀檢查和交流耐壓試驗的結(jié)果進行分析，放電故障的起因應(yīng)該是C相穿盤套管中部外表面產(chǎn)生了貫穿性裂紋，這條裂紋導(dǎo)致套管絕緣能力下降，引發(fā)C相母線對地閃絡(luò)，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。同時健全相對地電壓升高，Ud1=1.73Ue，式中，Ud1是健全相對地電壓，Ue為系統(tǒng)相電壓。健全相A、B相電壓的升高，會導(dǎo)致A、B兩相母線沿套管發(fā)生閃絡(luò)[1]。兩相同時閃絡(luò)時，構(gòu)成相間短路；單相對地閃絡(luò)時，故障相流過電容電流，其值相當(dāng)于全站電容電流的總和，電弧難以自動熄滅。

故障時產(chǎn)生的弧光接地過電壓最大值可達到額定相電壓的2.5-3倍，這樣的過電壓可能危及設(shè)備絕緣，引起相間短路。本次事故本身由單相閃絡(luò)引起，弧光過電壓使事故惡化，導(dǎo)致事故擴大?；」膺^電壓最短可以在10ms內(nèi)使單相接地發(fā)展為相間故障。

閃絡(luò)以及弧光過電壓導(dǎo)致的短路所產(chǎn)生的短路電弧會流向開關(guān)柜柜體，電弧同時燒蝕和損壞柜體及金屬支撐架。

4 現(xiàn)場故障處理

4.1清理啟350聯(lián)南隔離開關(guān)柜內(nèi)由于故障產(chǎn)生的異物，清理和清擦被熏黑的母線、柜體。

4.2對柜內(nèi)損壞的元器件進行更換，主要有穿盤套管、母線緊固螺栓、支柱絕緣子、柜內(nèi)鋁合金支撐架、后柜門等。

4.3處理完畢后對柜內(nèi)進行清掃和吸塵。

4.4對處理后的開關(guān)柜進行試驗后，重新恢復(fù)送電。

5 防范措施

5.1 嚴(yán)把設(shè)備采購關(guān)，加強開關(guān)柜設(shè)備質(zhì)量管控

本次故障是由于穿盤套管上產(chǎn)生的貫穿性的裂紋引發(fā)閃絡(luò)。套管制作工藝不良產(chǎn)生的內(nèi)部氣泡或者套管材料質(zhì)量不合格，都會導(dǎo)致套管在長期運行時受機械和電應(yīng)力作用后，受熱異常老化和變形，引發(fā)裂紋甚至斷裂現(xiàn)象，威脅開關(guān)柜的安全運行。因此在開關(guān)柜設(shè)備采購時，應(yīng)嚴(yán)格管控絕緣件質(zhì)量，要求制造廠提供絕緣件的產(chǎn)品合格證和相應(yīng)型式試驗報告。

5.2 加強開關(guān)柜生產(chǎn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)控，穿盤套管裝配前需作局放試驗

按照即將頒布的《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》要求，開關(guān)柜中所有絕緣件裝配前均應(yīng)進行局放檢測，單個絕緣件局部放電量不大于3pC。設(shè)備驗收時，要求生產(chǎn)廠家提供穿盤套管的局放試驗合格報告。

5.3 積極開展開關(guān)柜設(shè)備抽檢工作

對批量采購的開關(guān)柜組織開展關(guān)鍵性能抽檢，進行耐壓、局放等試驗，保證供貨產(chǎn)品的絕緣、溫升、機械特性等主要性能指標(biāo)與型式試驗一致。

6 結(jié)論

開關(guān)柜內(nèi)部絕緣件的質(zhì)量關(guān)系到開關(guān)柜整體的絕緣性能，因此應(yīng)加強開關(guān)柜內(nèi)部絕緣件質(zhì)量的管控，開展絕緣件關(guān)鍵性能抽檢，進行耐壓和局放等重點試驗，確保合格的開關(guān)柜入網(wǎng)運行，以有效預(yù)防開關(guān)柜放電事故，保證設(shè)備長期安全可靠運行。

［1］耿偉，魯勇.一起35kv開關(guān)柜內(nèi)部受潮放電的原因分析及處理［J］.電氣開關(guān)，2008（4）：35-36.