一起35kV開關(guān)柜內(nèi)部放電的分析及處理

曹飛翔， 姚新年

(國(guó)網(wǎng)宿州供電公司， 安徽　宿州　234000)

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一起35kV開關(guān)柜內(nèi)部放電的分析及處理

曹飛翔， 姚新年

(國(guó)網(wǎng)宿州供電公司， 安徽宿州234000)

對(duì)一起35kV高壓交流開關(guān)進(jìn)線柜故障進(jìn)行了分析，通過(guò)分析故障波形、現(xiàn)場(chǎng)檢查找出了故障原因，并對(duì)處理過(guò)程做了詳細(xì)介紹，提出了整改措施和建議。

開關(guān)柜；受潮；放電；整改措施

0　引言

高壓交流開關(guān)柜在電力系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，市場(chǎng)也轉(zhuǎn)向小型化、緊湊型發(fā)展。為防止相間及相對(duì)地故障的發(fā)生，廠家往往通過(guò)采取加裝絕緣熱縮套及熱縮套接頭盒進(jìn)行預(yù)防，但這種措施也存在弊端，造成相間距離及相對(duì)地距離較小。近些年，在電力系統(tǒng)中發(fā)生了多次開關(guān)柜故障，其中開關(guān)柜進(jìn)出線故障率占很大的比例。文章對(duì)一起實(shí)際工作中發(fā)生的開關(guān)柜進(jìn)線故障做了具體分析，并提出了預(yù)防此類事故的措施。

1　現(xiàn)象分析

XX年5月23日XX供電公司某220kV變電站1#主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，三側(cè)開關(guān)可靠跳閘?，F(xiàn)場(chǎng)故障錄波器顯示如圖1。

從波形圖1即低壓側(cè)電流、電壓圖可以看出，故障開始后約16ms，A相電流波形正常，B、C相電流發(fā)生突變，幅值變大，同時(shí)，A相電壓正常，B、C相電壓幅值下降明顯，此時(shí)波形顯示為B、C相短路特征；隨后，A相電流波形發(fā)生突變，增大明顯，電壓波形下降明顯，與B、C相相似，此時(shí)波形顯示為三相短路特征。

從主變故障錄波器上提取的波形圖分析，A9、A10、A11分別代表低壓側(cè)三相電壓UA、UB、UC，從圖中可以看出故障發(fā)生后開始階段B、C相電壓下降明顯，A相電壓波形正常，首先呈現(xiàn)B、C相短路特征，隨后，A相電壓降低，呈三相短路特征。從故障錄波器采集到的電壓有效值數(shù)據(jù)也反驗(yàn)證了這種情況。

圖1　1#主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作故障錄波圖

1#主變低壓側(cè)35kV 501開關(guān)柜為密封結(jié)構(gòu)，穿柜套管上部形成一密封小室，裸露部位有絕緣外套包裝，盡管除濕裝置一直都在運(yùn)行，但由于處在不透風(fēng)的殼體內(nèi)，加之5月21日、5月22日連續(xù)陰雨，23日天氣轉(zhuǎn)晴后戶外空氣濕度達(dá)80%以上，室內(nèi)外溫差大，開關(guān)柜等設(shè)備產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象，在潮濕環(huán)境下內(nèi)部凝露不易散發(fā)，從而引發(fā)局部放電再擴(kuò)大為相間短路，這是造成本次事故發(fā)生的直接原因。

2　現(xiàn)場(chǎng)檢查

圖2　密封金屬進(jìn)線箱體

圖3　B相高壓絕緣管型母線電暈放電痕跡

發(fā)生故障的開關(guān)柜為35kV 1#主變501開關(guān)柜，該柜為1#主變35kV進(jìn)線柜，采用高壓絕緣管型母線，通過(guò)穿柜套管與柜體連接。為防止小動(dòng)物進(jìn)入造成短路以及防塵，在進(jìn)線套管入口加裝了全密封金屬箱體，正面為金屬鋼板對(duì)開門，如圖2所示。穿柜套管型號(hào)為TGZ8A-40.5kVX加強(qiáng)絕緣屏蔽型，連接方式為高壓絕緣管型母線穿入穿柜套管經(jīng)軟連接線接至100×10銅排，接頭部分采用熱縮絕緣套固定。

對(duì)1#主變高、中、低壓側(cè)差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)一次設(shè)備進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，1#主變35kV進(jìn)線柜501開關(guān)進(jìn)線套管金屬箱體門被故障氣流沖開，且B、C相及C相明顯有對(duì)地放電痕跡，且在B相接頭盒接口處有長(zhǎng)15mm、寬7mm、深5mm的電弧燒傷痕跡，B相高壓絕緣管型母線電暈放電痕跡如圖3所示。

3　事故分析

圖4　B、C相間距離165mm

圖5　B相穿柜套管未加裝屏蔽線

發(fā)生故障的501開關(guān)柜B、C兩相高壓絕緣管型母線與軟連接的連接部分使用熱縮絕緣套接頭盒,密封接頭部位直接對(duì)應(yīng)，造成B、C相間距離為165mm，同時(shí)測(cè)量A、B兩相相間距離為205mm，帶電部位對(duì)柜體最小距離為210mm，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)300mm的規(guī)程要求[1]，這是造成本次放電故障的主要原因。如圖4所示。

現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)：B相電暈電弧放電較為嚴(yán)重，所以對(duì)B相做了重點(diǎn)檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)B相穿柜套管屏蔽線未連接。該開關(guān)柜穿柜套管為普通型且穿排孔沒有采取均壓措施，存在局部電場(chǎng)不均勻現(xiàn)象，特別是在陰雨潮濕天氣，極易發(fā)生局部電暈放電現(xiàn)象，積累效應(yīng)加速了穿柜套管的絕緣劣化，發(fā)展到一定程度，導(dǎo)致?lián)舸┓烹姽收习l(fā)生。如圖5所示。

故障當(dāng)天當(dāng)?shù)亟荡笥辏?5kV開關(guān)室雖然裝有除濕設(shè)備但濕度依然高達(dá)80%，氣溫由前一天的34℃降低到21℃，造成13℃溫差。開關(guān)室內(nèi)空氣濕度大，空氣中水分進(jìn)入箱體，絕緣護(hù)套更易吸附空氣中的水分和其他導(dǎo)電物質(zhì)，在絕緣護(hù)套表面上形成一層薄薄的導(dǎo)電液膜，使絕緣護(hù)套絕緣性能降低。B相穿柜套管屏蔽線的漏裝導(dǎo)致B相電壓不均衡，且B、C相間距離只有165mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)(300mm)[1]，在絕緣護(hù)套表面上一層薄薄的導(dǎo)電膜、空氣濕度大以及在強(qiáng)電場(chǎng)、B相穿柜套管屏蔽線的漏裝導(dǎo)致的不均衡電場(chǎng)作用等多種因素作用下，致使B、C相兩極間自由電荷急劇增多，兩極間的自由電荷在極間發(fā)生撞擊游離，產(chǎn)生 “電子崩”現(xiàn)象，達(dá)到放電臨界值時(shí)，形成電氣擊穿，密封的金屬箱體內(nèi)金屬游離急劇增加，致使C相對(duì)地及A、B相短路，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

4　事故處理

5月23日16∶40時(shí)，根據(jù)《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》要求[2]，對(duì)故障部分進(jìn)行檢查性絕緣試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1　絕緣電阻檢測(cè)

圖6　增加高壓絕緣隔板效果

圖7　加沖百葉窗效果

由表1可以看出A相對(duì)地及對(duì)B、C相絕緣較低，但從現(xiàn)場(chǎng)故障看，是由B、C相及C相對(duì)地引起放電，鑒于三相穿柜套管有不同程度損傷，更換了三相套管(TGZ8A- 40.5kVX加強(qiáng)絕緣屏蔽型)；對(duì)C相軟連接上部電弧燒傷部分進(jìn)行了更換，對(duì)三相熱縮絕緣套接頭盒拆除，使用高壓絕緣扎帶纏扎，相間距離也由原來(lái)的最小相距165mm，增大到223mm，增大了相間距離，防止了電暈放電現(xiàn)象；為保障可靠性，相間增加了高壓絕緣隔板；金屬柜體后部拆除更換為高壓絕緣隔板并打孔便于通風(fēng)，側(cè)面金屬板加沖百頁(yè)窗通風(fēng)，對(duì)開鋼板門也加沖百頁(yè)窗，整個(gè)柜體的通風(fēng)效果得到改善。效果圖如圖6、圖7所示。

5　建議及整改措施

鑒于此類結(jié)構(gòu)的35kV開關(guān)柜進(jìn)線方式比較普遍，公司對(duì)此進(jìn)行摸底排查，發(fā)現(xiàn)該變電站2#主變35kV進(jìn)線柜及過(guò)橋母線連接柜存在同樣缺陷。因此建議：

(1)全面開展同類設(shè)備的隱患排查工作，并對(duì)存在類似問題的設(shè)備及時(shí)進(jìn)行改造，從根本上解決此類問題的發(fā)生。

(2)加強(qiáng)設(shè)備巡視，并針對(duì)天氣等情況，及時(shí)開展設(shè)備特巡。

(3)對(duì)所有開關(guān)室的除濕裝置進(jìn)行檢查和維護(hù)，并加強(qiáng)運(yùn)行管理，及時(shí)投切開關(guān)室除濕裝置，確保開關(guān)柜設(shè)備良好的運(yùn)行環(huán)境。

(4)在設(shè)備招標(biāo)技術(shù)規(guī)范書中對(duì)導(dǎo)體相間、對(duì)地凈距以及穿柜套管及導(dǎo)體絕緣護(hù)套的質(zhì)量材質(zhì)提出具體要求，并要求制造廠嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范書執(zhí)行，從源頭上對(duì)設(shè)備制造質(zhì)量把關(guān)。

(5)加強(qiáng)設(shè)備的交接驗(yàn)收工作，不符合安全穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備嚴(yán)禁入網(wǎng)運(yùn)行。

[1] DL/T 404-2007，3.6kV～40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備[S].

[2] Q/GDW 168-2013,輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程[S].

[責(zé)任編輯：王敏]

Analysis and Treatment of Inner Discharging of 35kV Switch Cabinet

CAOFei-xiang,YAOXin-nian

(StateGridSuzhouPowerSupplyCompany,Suzhou234000,China)

The paper analyzes a fault of 35kV high voltage AC switch incoming cabinet, finds out the cause by analyzing the fault waveform and taking observation on site, and presents the procedure of dealing with fault in detail. The improvement measures and proposals are proposed.

switch cabinet; moistened; discharging; rectification measures

2016- 02- 02

曹飛翔(1984-)，男，安徽宿州人，國(guó)網(wǎng)宿州供電公司試化驗(yàn)班副班長(zhǎng)，電力工程師，技師，主要從事變電設(shè)備試化驗(yàn)工作。

姚新年(1968-)，男，安徽宿州人，國(guó)網(wǎng)宿州供電公司變電檢修一班班長(zhǎng)，高級(jí)技師，主要從事變電設(shè)備檢修工作。

TM643

A

1672-9706(2016)03- 0031- 03