高壓開關(guān)柜正常運(yùn)行意義重大

高壓開關(guān)柜正常運(yùn)行意義重大

高壓開關(guān)柜是重要的電氣設(shè)備，其運(yùn)行狀況直接影響著電力系統(tǒng)的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益，已經(jīng)成為新時(shí)期人們關(guān)注的焦點(diǎn)。相關(guān)資料顯示，我國(guó)35kV高壓開關(guān)柜故障主要是由于絕緣水平較低、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理、雷電天氣等造成，在很大程度上限制了開關(guān)柜的安全性、可靠性和有效性。對(duì)35kV高壓開關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，在當(dāng)前電力設(shè)備安全管理中刻不容緩。

圖1　35kV高壓開關(guān)柜電纜室結(jié)構(gòu)圖

35　kV高壓開關(guān)柜故障分析

本次研究的過程中選用的35kV高壓開關(guān)柜主要包括電纜室、母線室、手車室、低壓室，其電纜室內(nèi)設(shè)備布局如圖1所示。2015年本公司所運(yùn)行的該高壓開關(guān)柜使用的過程中接連不斷地出現(xiàn)絕緣擊穿、觸頭燒毀、短路故障，在對(duì)上述故障進(jìn)行分析后可以發(fā)現(xiàn)：

高壓開關(guān)柜中線路短路，母排、絕緣熱縮套嚴(yán)重?zé)龤А?5kV高壓開關(guān)柜設(shè)置的過程中母排與絕緣熱縮套的距離僅為230mm，設(shè)計(jì)距離小于安全距離，這導(dǎo)致線路短路后母排、絕緣熱縮套、母線橋后柜出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞。

高壓開關(guān)柜內(nèi)母排線路發(fā)生閃絡(luò)，閃絡(luò)部位線路非常潮濕。絕緣線路或絕緣件使用過程中很容易附著塵埃，當(dāng)空氣中的濕度達(dá)到一定程度后，絕緣線路或絕緣件上附著的塵埃與水分作用，導(dǎo)致線路或絕緣件發(fā)生閃絡(luò)，很容易造成絕緣線路或絕緣件擊穿。故障中35kV高壓開關(guān)柜內(nèi)濕度較大，尤其是在閃絡(luò)部位，濕度達(dá)到83%。

高壓開關(guān)拒內(nèi)母排線路電氣連接處燒毀明顯，電氣連接處采用的是14×50cm螺栓，電氣連接處并未做絕緣加強(qiáng)處理，絕緣密封不好，導(dǎo)致連接處有銅排裸露，剝除燒毀的螺栓連接處的絕緣熱縮套，可以發(fā)現(xiàn)連接處銅排接觸面有空隙，可見連接處螺栓并未緊固牢靠，以致連接處發(fā)熱出現(xiàn)燒毀故障。

高壓開關(guān)柜采用的是小車式斷路器，而斷路器動(dòng)觸頭采用的梅花觸頭，當(dāng)動(dòng)觸頭插入靜觸指時(shí)，觸頭的外圓柱面與眾多觸指的內(nèi)圓弧面接觸不吻合，導(dǎo)致接觸的面積很小。這與小車式斷路器多次操作拉出推進(jìn)或者小車式斷路器檢修后并未做細(xì)致的觸頭位置調(diào)整有關(guān)，最終導(dǎo)致觸頭連接處觸頭發(fā)熱造成故障。

高壓開關(guān)柜出線采用的單芯電纜出線，單芯電纜采用一端接地，故障后發(fā)現(xiàn)電纜兩端并未做接地，長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致單芯電纜發(fā)熱，最終電纜頭擊穿，造成高壓開關(guān)柜內(nèi)其它設(shè)備也出線短路故障，當(dāng)然不排除電纜頭制作工藝存在問題。

高壓開關(guān)柜出線側(cè)多為較長(zhǎng)線路，線路側(cè)T接用戶也較多。這就必不可免地會(huì)使35kV系統(tǒng)存在高次諧振現(xiàn)象，諧振帶來的不穩(wěn)定高電壓會(huì)使開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備之間發(fā)生擊穿、短路燒毀故障。

35　kV高壓開關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

高壓開關(guān)柜設(shè)備布置的優(yōu)化

（1）35kV高壓開關(guān)柜避雷器設(shè)置的過程中要在原有距離基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，將其布置成“品”字形，設(shè)置各避雷器相間距離305mm，中間相突出150mm，這樣才能夠保證35kV高壓開關(guān)柜避雷器的安裝工藝需求，保證35kV高壓開關(guān)柜內(nèi)導(dǎo)體之間的電氣距離在安全范圍內(nèi)。與此同時(shí)，絕緣設(shè)計(jì)時(shí)還要取消側(cè)柜門加強(qiáng)筋，在35kV高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)置350mm觸頭間距的接地刀閘，從而使導(dǎo)體之間的電氣距離超過300mm。

（2）35kV高壓開關(guān)柜母排設(shè)置的過程中要將原有的并列母排調(diào)整為間錯(cuò)母排，其調(diào)整后的狀況見圖2。上述調(diào)整加大了母排與絕緣熱縮套和母線橋后柜的距離，增加了導(dǎo)體之間的電氣距離，大大提升了35kV高壓開關(guān)柜的安全性。除此之外，還要對(duì)開關(guān)柜的出線柜進(jìn)行調(diào)整，在該結(jié)構(gòu)中設(shè)置2CT結(jié)構(gòu)且控制CT的相間距離超過60mm。

（3）35kV高壓開關(guān)柜出線電纜的優(yōu)化。由電纜故障引起的故障延伸，可對(duì)出線電纜頭的制作時(shí)嚴(yán)格把關(guān)，電纜頭連接時(shí)處理好電纜應(yīng)力錐處的安全距離，不得小于300mm，可將電纜頭與開關(guān)柜其它設(shè)備用絕緣擋板隔開。

圖2　35kV高壓開關(guān)柜母排間錯(cuò)的設(shè)置狀況

高壓開關(guān)柜設(shè)備材料優(yōu)化

材料及工藝的優(yōu)化能夠從根本上提升35kV高壓開關(guān)柜的絕緣效果，提升設(shè)備裝置的絕緣性，對(duì)減少35kV高壓開關(guān)柜故障具有至關(guān)重要的作用，其主要包括：

設(shè)備絕緣性能的強(qiáng)化。設(shè)備絕緣性能的強(qiáng)化首先要提升電流互感器的絕緣性能，選用強(qiáng)絕緣型電流互感器代替普通電流互感器。這類電流互感器CT尺寸較小，設(shè)備周圍保護(hù)裙邊的范圍較大，既加強(qiáng)了絕緣效果，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)周圍接頭的保護(hù)。其次，要對(duì)觸頭盒的材料進(jìn)行優(yōu)化，依照F-V0級(jí)阻燃指標(biāo)選取強(qiáng)絕緣型、強(qiáng)阻燃型觸頭盒。

母排材料的優(yōu)化。由于本次故障中母排套管及觸頭盒中存在大量污垢且出現(xiàn)閃絡(luò)損毀，更換過程中要在原有基礎(chǔ)上選取強(qiáng)絕緣性材料，對(duì)其絕緣效果進(jìn)行提升。與此同時(shí)，還要可適當(dāng)在外部設(shè)置防塵裝置，從而降低閃絡(luò)發(fā)生的可能性。此外，母線銅排的絕緣性也要適當(dāng)強(qiáng)化。可使用強(qiáng)絕緣型熱縮套進(jìn)行保護(hù)，對(duì)銅排實(shí)施硫化處理并附加環(huán)氧樹脂粉末，從而提升絕緣和散熱等級(jí)。

電氣連接（接觸）部分的優(yōu)化。由于發(fā)生的故障中電氣連接部分都是因?yàn)榻佑|不良或者接觸面小發(fā)熱引起燒毀。因此將小車式斷路器的梅花觸頭接觸方式改為拉簧式觸頭，可肉眼觀察動(dòng)靜觸頭實(shí)際位置，方便調(diào)整；將母排連接處的螺栓更換為14×30cm電氣螺栓，并對(duì)連接處做加強(qiáng)絕緣的處理。

高壓開關(guān)柜除濕能力的優(yōu)化

提升35kV高壓開關(guān)柜除濕能力時(shí)可以依照35kV高壓開關(guān)柜安全指標(biāo)要求適當(dāng)在高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)置加熱器或增加除濕孔。

加熱器可以設(shè)置在母線倉(cāng)、CT 室、開關(guān)手車室等位置處，依照除濕要求適當(dāng)選取功率和數(shù)量。本次高壓開關(guān)柜內(nèi)濕度較高，因此優(yōu)化設(shè)置的過程中在母線倉(cāng)、CT 室、開關(guān)手車室內(nèi)均設(shè)置2只150W加熱器，從而保證能夠高效除濕，使35kV高壓開關(guān)柜內(nèi)濕度在安全范圍內(nèi)。

除濕孔可以設(shè)置在35kV高壓開關(guān)柜柜頂處，要盡量保證開關(guān)柜電纜室、母線室內(nèi)空氣的流通。本次高壓開關(guān)柜內(nèi)濕度較高，因此除在35kV高壓開關(guān)柜柜頂處設(shè)置專用通氣除濕口外，還在開關(guān)柜面板、母線倉(cāng)、柜頂、后柜門上設(shè)置了大量的除濕孔，并設(shè)置了相應(yīng)的防護(hù)裝置。

高次諧波的優(yōu)化

對(duì)可能引起高次諧波的方式加以研究。防止人為操作過電壓，以及合理增加用戶數(shù)量，在用戶減少的情況下，可投入電容器。也可對(duì)35kV系統(tǒng)中性點(diǎn)加裝消弧線圈成套裝置，以便提高35kV系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

35kV高壓開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中要把握好設(shè)備布置的優(yōu)化、設(shè)備材料的優(yōu)化，要從上述兩方面出發(fā)提升高壓開關(guān)柜導(dǎo)體之間的電氣距離，增強(qiáng)開關(guān)柜絕緣效果，從而保證其順利運(yùn)行。與此同時(shí)，還要做好除濕防護(hù)、高次諧振的防護(hù)對(duì)35kV高壓開關(guān)柜空氣濕度、過電壓進(jìn)行控制，降低外部指標(biāo)以及過電壓對(duì)高壓開關(guān)柜絕緣性能的影響，從而減少其運(yùn)行故障。