10-35kV高压开关柜绝缘的验证及改进方法

2016-03-17南京四方致捷开关有限公司湖州分公司马步青

电子世界 2016年19期

南京四方致捷开关有限公司湖州分公司马步青

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10-35kV高压开关柜在电力系统及工矿企业供电中应用广泛，其安全稳定运行至关重要，关系到供电质量和供电安全，一旦高压开关柜出现绝缘闪络事故，影响供电的稳定性，甚至造成严重的安全事故。因此有必要对10-35kV高压开关柜进行绝缘验证，并采取一定的技术措施加以改进，提升其绝缘水平，从而保证高压开关柜运行的安全性和稳定性，保证系统供电的安全、稳定、可靠。基于以上，本文结合实例分析，简要分析了10-35kV高压开关柜绝缘的验证及改进方法。

高压开关柜；绝缘闪络事故；绝缘水平

1 前言

高压开关柜在电力系统及工矿企业中的应用十分广泛，其安全运行关系到电网供电的可靠性，关系到电力生产的安全性。高压开关柜因各种原因发生的绝缘闪络事故屡见不鲜，尤其以10-35kV高压开关柜为最，轻则造成大范围用户停电，重则导致变电所发生严重火灾，因此对10-35kV高压开关柜的绝缘验证及技术改进是十分重要，也是十分必要。

2 开关柜及相关元部件的绝缘验证

2.1 开关柜绝缘验证

通过对当前几种国产型号的10-35kV高压开关柜在常温、常湿及凝露条件下分别进行工频耐压试验和冲击耐压试验，发现开关柜主要存在以下绝缘薄弱环节及绝缘缺陷：第一，因为高压开关柜设计及制造过程中的缺陷导致开关柜内导体之间及导体对地的空气间隙较小，50%冲击放电电压不能达到额定冲击耐受电压需求。第二，高压开关柜内采用了复合绝缘方式，由于配合不当降低了纯空气间隙，从而降低了绝缘水平，导致绝缘闪络事故的发生。第三，一些高压开关柜选用的绝缘部件，爬电比距设计达不到全工况绝缘验证试验的要求；采用的绝缘材料质量不良，性能不佳，如选用时只注意绝缘性能，而忽视了耐老化、耐候性、阻燃性等性能；导致在潮湿、污秽等严酷条件下，容易出现绝缘闪络事故。

2.2 高压开关柜元部件绝缘验证

通过对高压开关柜整体绝缘验证试验可知，在凝露条件下，开关柜内元部件绝缘水平较低是造成其绝缘水平下降的重要原因，为了验证10-35kV高压开关柜全工况下的绝缘水平，对柜内各种元部件分别进行绝缘验证试验是十分必要的。如凝露绝缘试验和人工污秽耐受电压试验。在人工污秽耐受压试验中，采用固体层法，将等值盐密设置为0.03毫克/平方厘米，与二级污秽水平相当。验证试验表明，在高压开关柜内，支柱绝缘子、绝缘拉杆、电流互感器等元部件在工频凝露耐受压试验下达不到标准，污闪电压较低，未达到相关要求，分析原因，与外绝缘造型不合理及沿面爬距小有着密不可分的关系。

3 高压开关柜绝缘验证实例分析——以10kV高压开关柜为例

暂态对地电压法、超高频法是高压开关柜绝缘验证的重要方法，但需要注意的是，变电站现场有着复杂的干扰源，开关柜绝缘验证难度较大，结合采用暂态对地电压法与超高频法能够取长补短，提升了高压开关柜绝缘验证的有效性。

3.1 暂态对地电压法带电测试初判局放2010年7月20日，深圳市供电局试验研究所采用暂态对地电压法对某变电站10kV高压开关柜进行了绝缘验证，以局部放电带电测试为基础，在对3号高压室开关柜测试的过程中，发现疑似异常局部放电信号，此高压室共有23面柜，呈两排排列，根据测试结果可知，高压开关柜的信号幅值比背景值大，说明信号来源为开关柜之内，且左排开关柜信号幅值比右排高，两排开关柜信号幅值变化趋势基本一致，其中左排开关柜中532BCT柜信号幅值明显比其他开关柜高，且呈现出单边衰减的特点，因此判断异常局部放电信号来源与532BCT柜内部［3］。

3.2 超高频法判断局放源

2011年3月2日，深圳市供电局试验研究所对某变电站10kV高压开关柜进行绝缘验证，采用局部放电带电测试，由示波器波形显示可知，放电相位在90°和180°峰值附近，属于表面放电图谱，两个探头的放电脉冲相位一致，可以确定放电源为同一个。

4 开关柜绝缘改进分析

以上述分析研究为基础，对高压开关柜绝缘进行改进，主要包括研制全工况型高压开关柜元部件及高压开关柜整机绝缘改进两个方面：

4.1 全工况型高压开关柜元部件的研制

以沿面绝缘技术为基础，与相关厂家进行交流合作，针对10-35kV高压开关柜，采用新型加强绝缘型元部件，主要包括互感器、绝缘连接件、支柱绝缘子、触头盒及绝缘套管等。在这些元部件中，对其结构及安装尺寸进行改进优化，使其绝缘爬距得到增加，其中电瓷沿面爬电比距不小于1.8cm/kV，有机绝缘沿面爬电比距不小于2.0cm/ kV，这就有效提升了这些元部件的绝缘性能。对这些元部件进行工频、冲击凝露试验及污秽绝缘试验，绝缘验证试验结果表明，这些元部件在潮湿凝露、高海拔及污秽等恶劣的环境条件下都能够满足绝缘要求。以10kV的KYN28开关柜采用新型4000A触头盒CHN3-12/250S为例，新型触头盒优化了绝缘层厚度设计，外绝缘造型更加合理；静触头与母排采用五颗螺栓固定连接，减小了接触电阻，减小热量生成；采用背部增加通风孔结构，便于散热；触头盒爬电比距更大，有效提高了高压开关柜在凝露、污垢等恶劣环境下的绝缘性能。

复合绝缘采用SMC绝缘板，SMC绝缘板是由不饱和聚酯玻璃纤维增强片状模塑料经模压成型，SMC材料及其SMC模压制品，具有较高的机械强度、阻燃性、耐漏电性好，具有优异的电绝缘性能、机械性能、热稳定性、耐化学防腐性性能，对于改善10-35kV高压开关柜绝缘性能有着重要的作用。

4.2 高压开关柜整机绝缘改进

就目前来看，国产的10-35kV高压开关柜在设计、结构和绝缘部件选用等方面还存在缺陷或不足，从而导致高压开关柜绝缘水平和绝缘性能不佳，因高压开关柜绝缘问题导致的绝缘闪络事故屡见不鲜。针对这个问题，采取如下改进措施：①采用绝缘母线，提升母线的绝缘性能，如在35kV的KYN61柜中采用全绝缘母线；②采用加强绝缘型元部件，提升元部件的绝缘性能，优先选用新工艺、新材料、结构参数优化的优质绝缘部件；③采用合理的复合绝缘配合，10kV高压开关柜带电体与绝缘板之间的最小空气间隙不小于30毫米，35kV高压开关柜带电体与绝缘板之间的最小空气间隙不小于60毫米，保证高压开关柜的绝缘性能；④对高压开关柜内的相间和相对地最小空气间隙进行严格控制，其中10kV高压开关柜空气间隙大于125毫米，35kV高压开关柜空气间隙大于300毫米，防止相间及相对地放电事故的发生；⑤采用母线封堵措施，对开关柜隔室之间及柜与柜之间的物理空间进行有效阻断，防止事故范围扩大。

经过上述改进之后，10-35kV高压开关柜的绝缘水平大大提升，在常温条件、常湿条件及凝露条件下，高压开关柜都顺利通过了工频、冲击耐受电压实验。