35kV開(kāi)關(guān)柜放電原因分析及預(yù)控措施

張雄清 林 魁 林 毅 顧林春

（舟山供電公司，浙江 舟山 316000）

隨著舟山經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，舟山電網(wǎng)不斷壯大，KYN系列開(kāi)關(guān)柜在變電站中得到廣泛應(yīng)用。35kV金屬封閉式鎧裝柜,具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，但該型開(kāi)關(guān)柜存在電氣安全距離偏小，通風(fēng)散熱不良。舟山四面是臨海，空氣濕度和含鹽量都非常高，在日常維護(hù)中發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部絕緣件表面有水珠和鹽結(jié)晶，運(yùn)行時(shí)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部存在嚴(yán)重放電現(xiàn)象。2013年11月至2014年9月，舟山電網(wǎng)發(fā)生3起開(kāi)關(guān)柜關(guān)于絕緣檔板擊穿事故，并對(duì)3個(gè)變電站進(jìn)行絕緣改造。通過(guò)事故和絕緣改造中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)KYN系列開(kāi)關(guān)柜放電的原因進(jìn)行分析，針對(duì)存在的問(wèn)題提出相應(yīng)的預(yù)控措施，確保供電可靠性，提高設(shè)備的安全運(yùn)行水平。

1 事故案例

案例一：舟山35kV長(zhǎng)白變，柜型KYN61-40.5，在2014年6月15日35kV母分開(kāi)關(guān)柜發(fā)生B、C相相間短路，如圖1所示，事故原因分析如下：由于配電房在海邊，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境很潮濕，常年受環(huán)境影響，開(kāi)關(guān)室內(nèi)無(wú)除濕機(jī)，柜內(nèi)柜外溫度存在一定溫差，使柜內(nèi)熱空氣遇冷形成凝露，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于凝露潮濕環(huán)境?，F(xiàn)場(chǎng)Ⅱ段停電的柜內(nèi)隔板都有水霧，甚至有水珠，設(shè)備長(zhǎng)期在潮濕環(huán)境中運(yùn)行，相間隔板有些傾斜，引起爬電導(dǎo)致相間短路事故的發(fā)生。

圖1 35kV母分開(kāi)關(guān)柜

案例二：2014年09月25日，舟山供電公司電氣試驗(yàn)班對(duì)馬峙變 35kV開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)，采用超聲波及暫態(tài)地電壓檢測(cè)方法檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，橫向比較如圖2所示。

2014年9月25日，對(duì)永躍3572線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行緊急停電檢修，打開(kāi)開(kāi)關(guān)柜后柜門(mén)后，檢修人員對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行檢查處理，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員檢查發(fā)現(xiàn)永躍3572線(xiàn)線(xiàn)路避雷器 C相有部分傘裙對(duì)固定絕緣板的絕緣桿有明顯放電燒灼痕跡，如圖3所示。

圖2 開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向比較圖

表1 35kV開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖3 永躍3572線(xiàn)線(xiàn)路避雷器C相

2 開(kāi)關(guān)柜放電原因分析

2.1 電氣安全距離偏小

KYN系列的35 kV開(kāi)關(guān)柜應(yīng)用于室內(nèi)布置，其裝置設(shè)計(jì)緊湊，從近幾年來(lái)運(yùn)行情況看，普遍反映柜體尺寸偏小[1]，相與相之間、相與地之間空氣凈距小，達(dá)不到室內(nèi)配電裝置凈距300mm的要求，這是此類(lèi)裝置的先天性缺陷。

2.2 高壓設(shè)備對(duì)絕緣檔板放電

KYN系列開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)一般比較緊湊，很多電氣安全距離都達(dá)不到要求。一般情況下都會(huì)在相與相之間加一層SMC絕緣檔板，以改變電場(chǎng)分布，提高相間絕緣?，F(xiàn)場(chǎng)檢查經(jīng)常發(fā)現(xiàn)電纜室內(nèi)的高壓設(shè)備對(duì)絕緣檔板有明顯的放電。由于相間絕緣加入絕緣檔板，B相設(shè)備到與A和C設(shè)備之間的空氣凈距進(jìn)一步縮小，再加之安裝不規(guī)范，嚴(yán)重的情況下SMC絕緣板與高壓設(shè)備的外裙邊緊貼，從而在高壓設(shè)備外裙邊與SMC絕緣板之間形成小縫隙，如圖4所示，給局部放電形成了物理?xiàng)l件。隨著運(yùn)行年限增加，在濕度、污穢和長(zhǎng)時(shí)間放電的影響下，絕緣材料的絕緣性能不斷下降，最終導(dǎo)致絕緣擊穿，引起相間短路，造成電氣設(shè)備損壞。

圖4 35kV流變?nèi)惯厡?duì)絕緣檔板放電

2.3 母排對(duì)套管放電

老舊開(kāi)關(guān)柜中使用的套管沒(méi)有采取屏蔽設(shè)計(jì)，母排多采用硅橡膠固定。由于硅橡膠與母排不是等電位，硅橡膠與母排之間也存在小縫隙，就會(huì)在小縫隙產(chǎn)生局放，局放產(chǎn)生將加速絕緣材料老化、劣化久而久之將對(duì)安全運(yùn)行帶來(lái)隱患，如圖5所示。還有一些變電所 35kV開(kāi)關(guān)柜穿柜套管雖采取屏蔽設(shè)計(jì)，因安裝不當(dāng)，造成母排對(duì)套管放電，如本應(yīng)該安裝的等電位線(xiàn)沒(méi)有安裝或等電位線(xiàn)安裝位置和選取的緊固螺栓不當(dāng)。

圖5 母排對(duì)套管放電

2.4 安裝工藝不良

開(kāi)關(guān)柜內(nèi)元器件的布置不合理和安裝工藝不符合規(guī)范也是引發(fā)開(kāi)關(guān)柜事故另一重要因素，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。第一是固定絕緣檔板的絕緣桿距離母排太近，引起放電，如圖6所示。第二是搭接母排未倒角，易形成極不均勻電場(chǎng)，從而引起尖端放電；第三是母排搭接固定螺栓長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)；第四是絕緣熱縮套、熱縮罩盒的包封及安裝不規(guī)范、存在尖端等易引起電暈放電。

圖6 絕緣桿距離母排太近引起放電

2.5 防凝露措施不到位

由于KYN系列開(kāi)關(guān)柜是全封閉式結(jié)構(gòu)，沒(méi)有透氣孔，加之柜內(nèi)通風(fēng)不暢，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，易產(chǎn)生凝露，造成絕緣強(qiáng)度降低。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)由于大量采用了壓鑄環(huán)氧樹(shù)脂為材料的絕緣部件，尤其是高壓電纜外絕緣層、環(huán)氧澆注電流互感器、相間絕緣檔板等復(fù)合絕緣材料的憎水性較差，若絕緣材料材質(zhì)不好，空氣濕度大且污穢嚴(yán)重，運(yùn)行中會(huì)導(dǎo)致吸潮凝露，導(dǎo)致表面泄露電流增大。當(dāng)介質(zhì)受潮、臟污或有破損時(shí)，由于潮濕，介質(zhì)表面的游離電子增加，引起傳導(dǎo)電流增加，絕緣電阻相應(yīng)降低，絕緣下降到一定程度時(shí)即引起局部沿面放電閃絡(luò)，最終發(fā)展成相間短路或接地短路事故[2-3]，如圖7所示。

圖7 絕緣桿受潮引起沿面放電

3 預(yù)控措施

3.1 嚴(yán)把設(shè)備選型和驗(yàn)收關(guān)

在設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)考慮舟山特殊的氣候，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，舟山供電公司 35kV開(kāi)關(guān)柜放電事故的發(fā)生一般都與絕緣檔板有關(guān)。因此在設(shè)備選型時(shí)要優(yōu)先考慮不用絕緣檔板加強(qiáng)絕緣的設(shè)備或增加設(shè)備相間的距離，對(duì)開(kāi)關(guān)柜所用的絕緣材料和熱縮材料需提出更高要求，從源頭上消除設(shè)備安全隱患。驗(yàn)收是保證安全運(yùn)行的重要一環(huán)，嚴(yán)禁工藝缺陷和技術(shù)不成熟的產(chǎn)品入網(wǎng)運(yùn)行。在驗(yàn)收時(shí)，驗(yàn)收人員需對(duì)安裝工藝嚴(yán)格把關(guān)，有必要時(shí)需對(duì)關(guān)鍵工藝進(jìn)行出廠(chǎng)見(jiàn)證。

3.2 改善運(yùn)行環(huán)境

在高壓開(kāi)關(guān)室，加裝除濕設(shè)備或其他可靠方法，始終保持開(kāi)關(guān)室內(nèi)干燥，如 220kV漁都變?cè)?35kV開(kāi)關(guān)室安裝智能溫濕度控制器。合理設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的加熱設(shè)備，保證開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的加熱設(shè)備正?？煽窟\(yùn)行，防止高壓設(shè)備表面發(fā)生凝露。

3.3 加強(qiáng)設(shè)備的巡視和維護(hù)

對(duì)于巡視中發(fā)現(xiàn)有放電的開(kāi)關(guān)柜，應(yīng)及時(shí)處理。無(wú)法停電處理的設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)巡視，應(yīng)降低負(fù)荷或其他有效的措施，防止故障擴(kuò)大。設(shè)備停電檢修時(shí)，檢查溫濕度控制器功能是否正常，用酒精擦拭高壓設(shè)備表面，清掃設(shè)備表面的灰塵和潮氣，并在絕緣檔板表面涂防污閃涂料或更換絕緣檔板，及時(shí)恢復(fù)設(shè)備的外絕緣，防止設(shè)備間發(fā)生放電故障。對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行維護(hù)，能有效的防止開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部放電，但受停電的限制，無(wú)法定期進(jìn)行清掃維護(hù)。

3.4 加強(qiáng)開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)

對(duì)開(kāi)關(guān)柜定期開(kāi)展TEV（暫態(tài)對(duì)地電壓）及超聲波檢測(cè)，通過(guò)這種檢測(cè)能及早發(fā)現(xiàn)人聞不能聽(tīng)到的局部放電，做到早發(fā)現(xiàn)早處理。

4 結(jié)論

在過(guò)去的一年里，開(kāi)關(guān)柜因絕緣檔板絕緣性能下降，造成的事故和放電事件，已經(jīng)屢見(jiàn)不鮮，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)供電可靠性。通過(guò)對(duì)放電原因的分析，提出相關(guān)的預(yù)控措施，對(duì)防止類(lèi)似故障發(fā)生起到積極作用。另外，今后在新建變電站時(shí)，要嚴(yán)把設(shè)備造型和工藝關(guān)，同時(shí)開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修，定期進(jìn)行維護(hù)和帶電檢測(cè)，把隱患從源頭上消除，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。

[1] 王琪, 李秋香, 王曉健, 等. 開(kāi)關(guān)柜放電原因分析與治理[J]. 山東電力技術(shù), 2014(3): 40-43.

[2] 束洪春. 配電網(wǎng)絡(luò)故障選線(xiàn)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.

[3] 宋向東, 劉娜. 10kV配網(wǎng)用戶(hù)分界負(fù)荷開(kāi)關(guān)的應(yīng)用[J]. 華北電力技術(shù), 2010(7): 35-38.