高压开关柜局部放电故障及改进措施

2014-12-17

中国科技信息 2014年16期

阜阳供电公司

最近几十年来，随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对电力的需求越来越大。电力系统的长期安全运行对我国经济和社会的发展有着重要的保障作用，必须想办法提高电力系统运行的稳定性和可靠性。高压开关柜作为输电、变电和配电系统的核心设备之一，能控制电路的通断，对电路起着保护和控制的作用，而35kV 开关柜是当前应用比较广的一种开关柜。局部放电故障是影响开关柜安全运行的主要因素之一，有必要对这一问题进行深入的探讨。

1 故障经过

图1 套管能放电痕迹

2010年7月21日运行值班员巡视设备时听到35kV 39516 所用变开关手车内有吱吱的放电声，检修人员对35kV 各相母线进行耐压试验时观察到B 相母排与触头盒中触头连接之处有针刺状放电现象。打开39516 开关手车后柜门后，发现B、C 相之间有两处疑似放电痕迹（如图1所示）。对垂直母排及所变穿墙套管之间母排进行耐压试验，试验结果并无异常。擦拭疑似放电处，无击穿放电痕迹，绝缘套管正常。故可以判断放电处为到B 相母排与触头盒中触头连接处（如图2所示）。

2 故障原因分析

绝缘结构设计不合理

开关柜内部结构设计不合理：开关柜内触头盒及套管无屏蔽设计结构，套管爬电距离不足，局部放电量偏大。

开关柜内部元件布置较为紧凑：（1）柜内母排相间间距仅280mm，空气净间距不满足要求标准。（2）各相电流互感器之间空气净距仅为30mm。各相电流互感器之间又加装5mm 厚度的SMC 绝缘板，进一步降低了空气净距。（3）接地刀闸安装不合理，接地刀闸静触头与母排之间空气净距偏小，热缩套管与接地开关静触头之间易放电。

安装工艺不规范

（1）本站中触头盒内部母排和互感器一次连接排，倒角不规范引，曲率半径过小，极易形成极不均匀电场。加之相间不能满足最小安全净距，大大提高了电晕放电可能性。加上高压室运行条件较差，绝缘材料发生一系列的化学和物理变化，绝缘材料电气性能进一步劣化。（2）SMC 绝缘板与电流互感器外裙边之间形成了小间隙，为局部放电创造了物理条件。（3）电缆室绝缘热缩套、热缩护罩的包封及安装不规范，套盒边缘与绝缘体产生悬浮电位放电。热缩罩盒的包封不太可靠，易开口而放电。（4）紧固螺丝不规则，拧紧后螺杆长出螺母过多；不但缩短了绝缘距离，而且造成电场局部集中。

运行环境恶劣

由于本变电站近日多次降雨，所处位置环境较为恶劣，空气湿度较大。虽然开关柜内自带有加热器，但由于加热器的不足满足开关柜元件对环境的要求，故开关柜内容易发生凝露现象。开关及其他电气设备长时间在凝露和潮湿的环境中，内部绝缘材料绝缘性能降低和老化。环境比较恶劣容易在开关柜绝缘体表面形成腐蚀或导电物质，加大了污闪的可能性，而更易导致绝缘事故。

3 处理措施

（1）母排加工和安装严格执行《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》GBJ149-90，对铜排进行规范的倒角处理。改进电极形状、增大电极曲率半径改善电场分布，尽可能均匀分布，提高间隙的击穿电压。母排搭时，固定螺丝的螺栓外露长度不多于牙3 个牙，防止局部电场过于集中。母排与母排搭接处，母排伸出搭接面不能太长，保持平齐。

（2）柜内绝缘板涂刷优质防潮、防污闪涂料增强绝缘隔板憎水性。选够产品信誉度较高厂家生产的母排绝缘套管，包封时收缩均匀、无气隙。不仅提高母排的运行稳定性，还可以提高母排对污闪及有害气体抗腐蚀性以及开关柜的绝缘性能。

（3）选用带屏蔽设计的CTH10A-40.5 屏蔽触头盒，消除电场集中问题，使电场尽量分布均匀。选用带双屏设计的TGZ10A-40.5 套管，增大爬距，提高防污秽能力。

（4）取消电流互感器之间的绝缘隔板，电流互感器A、C 相往柜壳侧各外移30mm，满足标准要求（DL/T404—1997）。将接地闸刀后往后柜门移40mm，加大接地闸刀静触头与母线之间的距离，同样满足标准要求（DL/T404—1997）。桥接母排连接时做一段S 折弯连接，母排中心间距由280mm 改为310mm。

（5）在开关室和电缆室各加装两套100W 加热除湿器：一路由温控仪控制方式，另一路采用手投方式。母线室加装一套50W 加热器。为了防止在湿度或温度变化较大的气候环境中产生凝露。

（6）在母线柜后下柜及上柜闷板上开散热孔或手车柜前后加装小风扇，加大空气的对流，保证柜中的干燥度，改善静触头座、母排的运行环境，保证设备的良好运行。

（7）安装红外窗口，方便日常巡视和专业巡视时对开关柜开展红外测温工作，以便及时发现柜内设备异常发热缺陷，提高开关柜装态检测水平。