高壓開關(guān)柜絕緣事故原因及對策分析

段平安，顏世濤

（1.中海石油（中國）有限公司海南分公司，海南 ?？?570100；2.山東泰開成套電器有限公司，山東 泰安 271000）

1 確保高壓開關(guān)柜安全性的重要意義

高壓輸電的實(shí)現(xiàn)涉及電壓的調(diào)整及控制，而高壓開關(guān)柜則直接影響電流高低壓的轉(zhuǎn)換、輸電、配電及發(fā)電。當(dāng)今社會(huì)的正常運(yùn)行對電能有非常高的依賴，因此，保障電力供應(yīng)的可靠程度，也成為維護(hù)社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、保障社會(huì)和諧的重要工作。一旦高壓開關(guān)柜在運(yùn)行過程中出現(xiàn)絕緣故障或?qū)е陆^緣事故，很容易造成一個(gè)或多個(gè)社會(huì)重要工作單位無法正常運(yùn)作，在故障處理期間，就要面臨一定程度的經(jīng)濟(jì)損失，甚至在嚴(yán)重情況下還可能導(dǎo)致社會(huì)職能癱瘓，讓城市的一部分乃至整個(gè)城市停擺，由此所造成的社會(huì)影響同樣十分嚴(yán)重。在考慮到這方面可能性的情況下，做好高壓開關(guān)柜的維護(hù)保養(yǎng)、確保其正常穩(wěn)定運(yùn)行就具有非常重要的社會(huì)意義，這部分工作本質(zhì)上是對社會(huì)運(yùn)行及相關(guān)生產(chǎn)工作的重要保障，也是維系民生活動(dòng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵影響因素。

2 高壓開關(guān)柜絕緣事故及原因分析

在高壓開關(guān)柜會(huì)產(chǎn)生的眾多事故類型中，因絕緣問題導(dǎo)致的事故具有相當(dāng)高的發(fā)生率，甚至?xí)?dǎo)致開關(guān)柜爆炸，造成非常惡劣的后續(xù)影響。導(dǎo)致這種情況發(fā)生的原因多數(shù)是因?yàn)榻^緣結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障，使得開關(guān)柜內(nèi)負(fù)責(zé)絕緣的部分未能充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。大部分情況下，高壓開關(guān)柜自身的結(jié)構(gòu)及工作環(huán)境都相當(dāng)復(fù)雜，因此其原件的絕緣性能會(huì)受到溫濕度、材料質(zhì)量、材料性能及絕緣結(jié)構(gòu)隨時(shí)間老化等眾多因素的影響，一旦元件絕緣性能下降至無法滿足開關(guān)柜正常作業(yè)需求的情況，因絕緣性能不佳造成事故的概率就會(huì)大幅上升。

導(dǎo)致絕緣事故出現(xiàn)的首要因素當(dāng)屬高壓開關(guān)柜的運(yùn)行環(huán)境，多數(shù)情況下，高壓開關(guān)柜都處于相對惡劣的運(yùn)行環(huán)境下，環(huán)境中常存在不同程度的煙霧污染或粉塵污染，且其運(yùn)行環(huán)境也具有明顯的不穩(wěn)定性，溫濕度通常難以恒定。在這種環(huán)境下運(yùn)行的高壓開關(guān)柜，其結(jié)構(gòu)及元器件均會(huì)受到環(huán)境的持續(xù)影響，如高溫環(huán)境下，就會(huì)加速高壓開關(guān)柜材質(zhì)的老化速度，而低溫環(huán)境則容易使開關(guān)柜中的瓷結(jié)構(gòu)與真空筒在開關(guān)閘過程中震碎，進(jìn)而誘發(fā)爆炸或是短路事故。另外，空氣間隙及絕緣體爬距也是造成絕緣事故的環(huán)境因素之一，部分開關(guān)柜在設(shè)計(jì)上缺乏合理性，其柜內(nèi)絕緣子有效爬距僅有140～145mm，甚至只有130 ～135mm，這會(huì)導(dǎo)致泄漏比距計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)情況，更增加了絕緣事故發(fā)生的可能；而某些開關(guān)柜的對地距離及絕緣距離也小于規(guī)定的125mm，甚至達(dá)不到100mm，這種情況下，電力系統(tǒng)即使承受微小的干擾，都有可能導(dǎo)致絕緣事故出現(xiàn)。

除環(huán)境因素外，高壓開關(guān)柜設(shè)備的質(zhì)量也是導(dǎo)致絕緣事故發(fā)生的重要因素之一。設(shè)備質(zhì)量直接影響高壓開關(guān)柜運(yùn)行的穩(wěn)定性，而就目前所有的耐高壓材料來看，陶瓷在成本和耐高壓性能上達(dá)到了最理想的性價(jià)比，因此，在高壓開關(guān)柜中的應(yīng)用具有普遍性。但由于瓷器的電容不甚理想，需要在進(jìn)行過適當(dāng)?shù)募庸ず蟛拍軕?yīng)用在高壓開關(guān)柜中。然而，加工工序越多、質(zhì)量要求越高，就意味著加工所需的成本也會(huì)直線上升，在這種情況下，部分不良生產(chǎn)廠家會(huì)選擇采用劣質(zhì)的材料或省略某些加工工序，來獲取更高的利益，這就對高壓開關(guān)柜的質(zhì)量造成了直接影響，也使得電力系統(tǒng)面臨更嚴(yán)峻的安全隱患。

還有一方面因素來源于設(shè)備維護(hù)方面。高壓開關(guān)柜中各元件及結(jié)構(gòu)均具有一定的使用壽命，且會(huì)因使用年限增加、環(huán)境影響顯著、操作原因?qū)е率褂脡勖陆?，加速設(shè)備的老化過程，因此，需要做好相應(yīng)的維護(hù)維修工作，確保高壓開關(guān)柜中各部件處于良好的應(yīng)用狀態(tài)。而隨著當(dāng)今整個(gè)社會(huì)電力需求數(shù)量的持續(xù)上漲，高負(fù)荷甚至超負(fù)荷運(yùn)行的狀況在高壓開關(guān)柜中屢見不鮮，因此，更需要做好針對高壓開關(guān)柜的保養(yǎng)維護(hù)工作。但就當(dāng)前高壓開關(guān)柜維護(hù)保養(yǎng)工作的進(jìn)行狀況來看，部分設(shè)備在維護(hù)保養(yǎng)時(shí)存在工作不到位的情況，僅觀察開關(guān)柜中各部件及元件是否正常運(yùn)作，較少考察設(shè)備的理論使用壽命及老化狀況，導(dǎo)致一些嚴(yán)重老化的結(jié)構(gòu)部件不能被及時(shí)更換，在后續(xù)的運(yùn)行中逐漸失靈，造成絕緣事故出現(xiàn)。

最后的因素來源于操作不當(dāng)，這也是非常容易導(dǎo)致高壓開關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)失效、造成絕緣事故的關(guān)鍵原因之一。首先，高壓開關(guān)柜在安裝過程中應(yīng)嚴(yán)格匹配相應(yīng)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量保證體系，降低因操作問題導(dǎo)致設(shè)備故障的概率，減少機(jī)械原因或人為因素導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)絕緣故障的情況，如電氣元件需要固定牢固，以確保電器開關(guān)柜能夠正常、穩(wěn)定地運(yùn)行。其次，輸電過程中需要工作人員按照順序及時(shí)進(jìn)行正確操作，以維持正常的配電關(guān)系，如果出現(xiàn)配電操作失誤導(dǎo)致高壓配電單元未承受電流，甚至造成低壓結(jié)構(gòu)承受高壓電流，甚至可能會(huì)直接燒毀輸配電設(shè)備，也可能造成高壓開關(guān)柜中絕緣部分承受過量高壓電流，從而引發(fā)絕緣事故。由此可見，操作因素同樣存在引發(fā)設(shè)備絕緣事故的可能，應(yīng)當(dāng)引起電力企業(yè)及工作人員的重視。

3 高壓開關(guān)柜絕緣事故的處理對策

3.1 做好環(huán)境控制工作

作業(yè)環(huán)境給高壓開關(guān)柜造成的影響是不容忽視的，因此，為防范高壓開關(guān)柜出現(xiàn)絕緣事故，就需要慎重處理高壓開關(guān)柜作業(yè)環(huán)境的控制工作。在過去很長一段時(shí)間內(nèi)，片面發(fā)展經(jīng)濟(jì)導(dǎo)致的環(huán)境惡化及大氣污染，同時(shí)，部分高壓開關(guān)柜又面臨著環(huán)境濕度較高的情況，使得高壓開關(guān)柜中的絕緣子及其他各類設(shè)備較為容易受到空氣的影響，并產(chǎn)生不同程度的電流泄漏，而這種電流泄漏又會(huì)發(fā)展為閃絡(luò)，致使絕緣事故發(fā)生的概率直線上升。對此就需要關(guān)注高壓室內(nèi)的換氣條件，定時(shí)為高壓室通風(fēng)換氣，并在抽風(fēng)機(jī)和通風(fēng)窗口上安裝網(wǎng)柵或?yàn)V網(wǎng)。對于空氣較為濕熱的環(huán)境，則需要安裝除濕裝置與熱能燈，同時(shí)，還要處理好邊緣及孔隙位置的防潮，為高壓開關(guān)柜維持一個(gè)相對穩(wěn)定的環(huán)境，將環(huán)境因素對設(shè)備的影響控制在最低水準(zhǔn)，使絕緣體能夠長時(shí)間維持良好的工作狀態(tài)，降低絕緣事故發(fā)生的概率及可能。

3.2 重視設(shè)備質(zhì)量考核

僅靠查驗(yàn)質(zhì)檢合格證明無法完全保證高壓開關(guān)柜設(shè)備質(zhì)量的可靠程度，最理想的方法是直接把關(guān)設(shè)備構(gòu)件的生產(chǎn)過程，確保設(shè)備各部件能夠按照相應(yīng)規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。但通常情況下，電力企業(yè)并不具備這樣的人力條件，因此需重視設(shè)備各部件的質(zhì)量抽查及考證工作。當(dāng)電力企業(yè)獲得從廠家處購買的高壓開關(guān)柜后，需要針對設(shè)備各部件應(yīng)當(dāng)達(dá)到的質(zhì)量、性能水準(zhǔn)進(jìn)行全面檢查，對于質(zhì)量不過關(guān)的部件，則予以返修或退換，堅(jiān)決不使用存在質(zhì)量瑕疵的高壓開關(guān)柜，無法回收改造的高壓開關(guān)柜則堅(jiān)決予以報(bào)廢處理，嚴(yán)防死守有質(zhì)量缺陷的高壓開關(guān)柜進(jìn)入市場。如果發(fā)現(xiàn)廠家出現(xiàn)三次及以上生產(chǎn)質(zhì)量不合格、擅自更改刪減加工工序、以次充好的情況，則終止與該廠家的合作關(guān)系，并向上級(jí)質(zhì)檢部門匯報(bào)備案，為整個(gè)區(qū)域內(nèi)高壓開關(guān)柜的質(zhì)量提供可靠保障，全面降低因高壓開關(guān)柜質(zhì)量問題導(dǎo)致絕緣事故發(fā)生的概率。

3.3 強(qiáng)化保養(yǎng)維修工作

針對高壓開關(guān)柜進(jìn)行的保養(yǎng)維修，應(yīng)制定完善的計(jì)劃，計(jì)劃內(nèi)容中包括設(shè)備各部件維修及更換的性能標(biāo)準(zhǔn)、不同部件的維修周期、維修前后開關(guān)柜部件的運(yùn)行狀態(tài)記錄、維修負(fù)責(zé)人員等保養(yǎng)維護(hù)相關(guān)的內(nèi)容，以便在開關(guān)柜發(fā)生絕緣問題時(shí)及時(shí)追責(zé)，落實(shí)到有關(guān)責(zé)任人。在此基礎(chǔ)上，還需匹配相應(yīng)的績效考核制度及獎(jiǎng)懲制度，將高壓開關(guān)柜保養(yǎng)維修狀況及運(yùn)行狀況與工作人員及主要責(zé)任人的資歷、薪酬、待遇等掛鉤，激發(fā)員工認(rèn)真執(zhí)行高壓開關(guān)柜維護(hù)保養(yǎng)的積極性與主動(dòng)性，為開關(guān)柜保養(yǎng)維護(hù)工作提供制度層面的保障及支持。而在具體的保養(yǎng)維護(hù)工作上，則需要詳細(xì)查驗(yàn)開關(guān)柜各部件的運(yùn)行狀態(tài)及性能，全面檢查部件尤其絕緣結(jié)構(gòu)的完整性，對于已經(jīng)表現(xiàn)出嚴(yán)重老化的部件應(yīng)及時(shí)更換，存在老化狀態(tài)的部件則需要記錄在案，并匹配單獨(dú)進(jìn)行檢查維護(hù)的時(shí)間。除此以外，電力企業(yè)還需實(shí)時(shí)監(jiān)測并控制電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，對電力系統(tǒng)中存在的異常情況應(yīng)及時(shí)處理，以掐斷苗頭的方式控制高壓開關(guān)柜出現(xiàn)絕緣故障的可能。最后，針對高壓開關(guān)柜開展的保養(yǎng)維修工作應(yīng)以保障作業(yè)安全為前提，工作人員只有在檢查過并確認(rèn)安全措施完備、完全掌握系統(tǒng)化操作流程的情況下，才能執(zhí)行高壓開關(guān)柜的保養(yǎng)維修作業(yè)。

3.4 規(guī)范操作控制流程

當(dāng)今社會(huì)的高速發(fā)展，加速了各種先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備在不同行業(yè)中的應(yīng)用與滲透，因此，一些原本由人工負(fù)責(zé)的工作被自動(dòng)化設(shè)備取代。但在高壓輸電完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化前，針對高壓開關(guān)柜的操作仍然需要以人為主體進(jìn)行，且一些重要決斷也依然需要由人來決定，這就意味著高壓開關(guān)柜的操作流程依然有規(guī)范化的必要，同時(shí)，這也是降低開關(guān)柜發(fā)生絕緣事故概率的重要舉措。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就需要做好工作人員的培訓(xùn)，幫助其明確、規(guī)范高壓開關(guān)柜的不同操作控制流程，確保他們了解高壓開關(guān)柜中不同結(jié)構(gòu)的功能及出現(xiàn)異常后的處理方法，使之在操作高壓開關(guān)柜時(shí)能表現(xiàn)出更高水準(zhǔn)的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)。在此基礎(chǔ)上，還需為高壓開關(guān)柜的操作控制匹配相應(yīng)的管理措施，通過完備、科學(xué)的管理措施提升操作流程的規(guī)范性與合理性，進(jìn)而保障高壓開關(guān)柜運(yùn)行的穩(wěn)定性及可靠程度，降低因人為因素導(dǎo)致高壓開關(guān)柜出現(xiàn)絕緣故障的可能。

4 高壓開關(guān)柜絕緣故障案例分析

4.1 案例概況

某電力企業(yè)變電站內(nèi)5 臺(tái)電力高壓開關(guān)柜出現(xiàn)燒黑故障，檢查過程中，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重毀壞的是X2 板I 段PT 開關(guān)柜，不僅相關(guān)配置設(shè)備嚴(yán)重毀壞、非金屬物質(zhì)被燒成粉末，其他臨近面也受到了不同程度的影響。還原開關(guān)柜結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部3 臺(tái)避雷結(jié)構(gòu)未按照相應(yīng)要求及規(guī)范安裝，且經(jīng)三維建模模擬后得出避雷結(jié)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)有功能，其設(shè)備間距也僅有75mm，未滿足標(biāo)準(zhǔn)值的125mm。還原現(xiàn)場后，發(fā)現(xiàn)損毀最嚴(yán)重的位置為避雷結(jié)構(gòu)與支柱瓷瓶組合處。

4.2 原因分析

通過以上調(diào)查及技術(shù)還原整合了高壓開關(guān)柜的損毀過程，得出導(dǎo)致高壓開關(guān)柜絕緣事故燒毀的主要原因包括以下幾方面內(nèi)容。

首先，是避雷結(jié)構(gòu)的安裝缺乏合理性，其避雷結(jié)構(gòu)安裝位置與設(shè)計(jì)位置存在明顯沖突，相鄰避雷結(jié)構(gòu)的間距也未保持在應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)，這是導(dǎo)致事故發(fā)生后起火燒毀的直接原因。

次要，因素是環(huán)境空氣濕度過高。檢查過程中，發(fā)現(xiàn)這些高壓開關(guān)柜的運(yùn)行環(huán)境長期保持較高的濕度，殘存的絕緣結(jié)構(gòu)也能分辨出長期受潮濕空氣影響的痕跡，且環(huán)境中并未配備除濕的設(shè)備或材料。在對工作人員進(jìn)行調(diào)查的過程中，也證實(shí)了高壓開關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境中出現(xiàn)過凝露的現(xiàn)象。

最后，的因素則是開關(guān)柜隔板老化。調(diào)查過開關(guān)柜的型號(hào)及生產(chǎn)日期后，通過對市面上同批次、同型號(hào)且同一工廠來源的開關(guān)柜進(jìn)行性能測試，發(fā)現(xiàn)這批開關(guān)柜采用的絕緣材料質(zhì)量普遍不甚理想，同批次已投入使用的開關(guān)柜隔板已經(jīng)出現(xiàn)明顯的老化跡象，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)其絕緣性能大幅下降，已無法滿足開關(guān)柜應(yīng)達(dá)到的絕緣需求。

4.3 處理策略

該電力企業(yè)變電站負(fù)責(zé)人主動(dòng)承擔(dān)了開關(guān)柜燒毀的責(zé)任，在重新整修過變電室后采用了另外一批經(jīng)過完整質(zhì)量檢測的開關(guān)柜，并在變電室內(nèi)配置了相應(yīng)的防潮通風(fēng)措施，經(jīng)軟件模擬后，能夠滿足開關(guān)柜長時(shí)間運(yùn)行的需求。

5 結(jié)語

高壓輸電在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中是不可或缺的，而高壓開關(guān)柜在運(yùn)行過程中又會(huì)受到各方面因素的影響，因此，為防范高壓開關(guān)柜出現(xiàn)絕緣事故，需要慎重做好相應(yīng)的保養(yǎng)維護(hù)工作，并詳細(xì)核對高壓開關(guān)柜的質(zhì)量，為之匹配完善的保養(yǎng)維護(hù)規(guī)則及人員管理?xiàng)l例，以全面保障高壓開關(guān)柜的正常運(yùn)行。