一起35kV开关柜内部放电故障的原因解析

2015-08-28杜贺金李春生

河南科技 2015年4期

杜贺金李春生

（河南省遂平县电业公司，河南驻马店463100）

2012年2月22日110kV启源变1#主变中压侧过流保护动作，引起启351开关和启350开关跳闸，启35kV南母失压。故障后，调度对相关负荷线路进行运行方式调整，对失压母线进行隔离。

1 故障位置检查及判断

故障后立即对启351开关和启350开关及相邻间隔设备进行外观检查。启351开关未发现异常，启350开关柜与启350联南隔离开关柜之间穿盘套管处有熏黑痕迹，启350联南隔离开关柜后门打开后发现柜内穿盘套管有明显放电和熏黑痕迹，部分支撑瓷瓶釉质损坏，母线连接螺杆有烧熔现象，部分母线热缩护套烧裂散落于柜内。启350kV南母上其它开关柜未发现异常。

图1 启源变35kV母线一次接线图

2 保护动作情况分析

2.1 35kV母线运行方式

故障前，2台主变正常运行，启35kV北母、启35kV南母并列运行，启常1、启塑1、启城1运行在南母，启化1运行在北母，见图1。系统负荷在安全运行允许范围内。

2.2 保护动作情况分析

故障发生后，根据运行记录和保护整定值可以看出，启351、352开关的过流保护I时限首先动作跳开启350开关。动作后故障点没有被隔离，故障电流继续保持，导致1#主变中压侧开关启351过流保护II时限随后动作，启351开关动作跳闸后故障电流被切除。根据故障位置的检查情况说明故障点发生在启350联南隔离开关柜处，保护正确动作。

3 故障原因分析

3.1 现场检查情况

打开故障启350联南隔离开关柜后门后发现柜内三相穿盘套管有放电和熏黑痕迹，部分支撑瓷瓶釉质损坏，母线连接螺杆有烧熔现象，部分母线热缩护套烧裂散落于柜内，其中C相穿盘套管熏黑现象最为严重。

3.2 开关柜尺寸检查

检查相间和相对地安全净距在310mm左右，满足国家电网生[2010]1580号《预防交流高压开关柜人身伤害事故措施》中对35kV开关柜安全净距≥300mm的要求。

3.3 开关柜交流耐压试验

对启350联南隔离开关柜相间、对地进行交流耐压试验，耐压试验未通过。

3.4 对穿盘套管进行检查

对开关柜内部元件进行解体排查，发现C相穿盘套管中部外表面有明显贯穿性裂纹，如图2所示。从套管中部纵向剖开穿盘套管，发现穿盘套管内部从高电压区域向外部地电位区域沿着裂纹有明显放电和被熏黑痕迹，如图3所示。

图2 C相穿盘套管外表面裂纹

图3 纵向剖开穿盘套管后放电痕迹

3.5 故障分析

结合对其他元器件的外观检查和交流耐压试验的结果进行分析，放电故障的起因应该是C相穿盘套管中部外表面产生了贯穿性裂纹，这条裂纹导致套管绝缘能力下降，引发C相母线对地闪络，系统发生单相接地故障。同时健全相对地电压升高，Ud1=1.73Ue，式中，Ud1是健全相对地电压，Ue为系统相电压。健全相A、B相电压的升高，会导致A、B两相母线沿套管发生闪络[1]。两相同时闪络时，构成相间短路；单相对地闪络时，故障相流过电容电流，其值相当于全站电容电流的总和，电弧难以自动熄灭。

故障时产生的弧光接地过电压最大值可达到额定相电压的2.5-3倍，这样的过电压可能危及设备绝缘，引起相间短路。本次事故本身由单相闪络引起，弧光过电压使事故恶化，导致事故扩大。弧光过电压最短可以在10ms内使单相接地发展为相间故障。

闪络以及弧光过电压导致的短路所产生的短路电弧会流向开关柜柜体，电弧同时烧蚀和损坏柜体及金属支撑架。

4 现场故障处理

4.1清理启350联南隔离开关柜内由于故障产生的异物，清理和清擦被熏黑的母线、柜体。

4.2对柜内损坏的元器件进行更换，主要有穿盘套管、母线紧固螺栓、支柱绝缘子、柜内铝合金支撑架、后柜门等。

4.3处理完毕后对柜内进行清扫和吸尘。

4.4对处理后的开关柜进行试验后，重新恢复送电。

5 防范措施

5.1 严把设备采购关，加强开关柜设备质量管控

本次故障是由于穿盘套管上产生的贯穿性的裂纹引发闪络。套管制作工艺不良产生的内部气泡或者套管材料质量不合格，都会导致套管在长期运行时受机械和电应力作用后，受热异常老化和变形，引发裂纹甚至断裂现象，威胁开关柜的安全运行。因此在开关柜设备采购时，应严格管控绝缘件质量，要求制造厂提供绝缘件的产品合格证和相应型式试验报告。