一起35kV开关柜内部放电的分析及处理

曹飞翔， 姚新年

(国网宿州供电公司， 安徽　宿州　234000)



一起35kV开关柜内部放电的分析及处理

曹飞翔， 姚新年

(国网宿州供电公司， 安徽宿州234000)

对一起35kV高压交流开关进线柜故障进行了分析，通过分析故障波形、现场检查找出了故障原因，并对处理过程做了详细介绍，提出了整改措施和建议。

开关柜；受潮；放电；整改措施

0　引言

高压交流开关柜在电力系统应用非常广泛，市场也转向小型化、紧凑型发展。为防止相间及相对地故障的发生，厂家往往通过采取加装绝缘热缩套及热缩套接头盒进行预防，但这种措施也存在弊端，造成相间距离及相对地距离较小。近些年，在电力系统中发生了多次开关柜故障，其中开关柜进出线故障率占很大的比例。文章对一起实际工作中发生的开关柜进线故障做了具体分析，并提出了预防此类事故的措施。

1　现象分析

XX年5月23日XX供电公司某220kV变电站1#主变差动保护动作，三侧开关可靠跳闸。现场故障录波器显示如图1。

从波形图1即低压侧电流、电压图可以看出，故障开始后约16ms，A相电流波形正常，B、C相电流发生突变，幅值变大，同时，A相电压正常，B、C相电压幅值下降明显，此时波形显示为B、C相短路特征；随后，A相电流波形发生突变，增大明显，电压波形下降明显，与B、C相相似，此时波形显示为三相短路特征。

从主变故障录波器上提取的波形图分析，A9、A10、A11分别代表低压侧三相电压UA、UB、UC，从图中可以看出故障发生后开始阶段B、C相电压下降明显，A相电压波形正常，首先呈现B、C相短路特征，随后，A相电压降低，呈三相短路特征。从故障录波器采集到的电压有效值数据也反验证了这种情况。

图1　1#主变差动保护动作故障录波图

1#主变低压侧35kV 501开关柜为密封结构，穿柜套管上部形成一密封小室，裸露部位有绝缘外套包装，尽管除湿装置一直都在运行，但由于处在不透风的壳体内，加之5月21日、5月22日连续阴雨，23日天气转晴后户外空气湿度达80%以上，室内外温差大，开关柜等设备产生冷凝现象，在潮湿环境下内部凝露不易散发，从而引发局部放电再扩大为相间短路，这是造成本次事故发生的直接原因。

2　现场检查

图2　密封金属进线箱体

图3　B相高压绝缘管型母线电晕放电痕迹

发生故障的开关柜为35kV 1#主变501开关柜，该柜为1#主变35kV进线柜，采用高压绝缘管型母线，通过穿柜套管与柜体连接。为防止小动物进入造成短路以及防尘，在进线套管入口加装了全密封金属箱体，正面为金属钢板对开门，如图2所示。穿柜套管型号为TGZ8A-40.5kVX加强绝缘屏蔽型，连接方式为高压绝缘管型母线穿入穿柜套管经软连接线接至100×10铜排，接头部分采用热缩绝缘套固定。

对1#主变高、中、低压侧差动保护范围内一次设备进行检查后发现，1#主变35kV进线柜501开关进线套管金属箱体门被故障气流冲开，且B、C相及C相明显有对地放电痕迹，且在B相接头盒接口处有长15mm、宽7mm、深5mm的电弧烧伤痕迹，B相高压绝缘管型母线电晕放电痕迹如图3所示。

3　事故分析

图4　B、C相间距离165mm

图5　B相穿柜套管未加装屏蔽线

发生故障的501开关柜B、C两相高压绝缘管型母线与软连接的连接部分使用热缩绝缘套接头盒,密封接头部位直接对应，造成B、C相间距离为165mm，同时测量A、B两相相间距离为205mm，带电部位对柜体最小距离为210mm，远低于标准300mm的规程要求[1]，这是造成本次放电故障的主要原因。如图4所示。

现场检查发现：B相电晕电弧放电较为严重，所以对B相做了重点检查，结果发现B相穿柜套管屏蔽线未连接。该开关柜穿柜套管为普通型且穿排孔没有采取均压措施，存在局部电场不均匀现象，特别是在阴雨潮湿天气，极易发生局部电晕放电现象，积累效应加速了穿柜套管的绝缘劣化，发展到一定程度，导致击穿放电故障发生。如图5所示。

故障当天当地降大雨，35kV开关室虽然装有除湿设备但湿度依然高达80%，气温由前一天的34℃降低到21℃，造成13℃温差。开关室内空气湿度大，空气中水分进入箱体，绝缘护套更易吸附空气中的水分和其他导电物质，在绝缘护套表面上形成一层薄薄的导电液膜，使绝缘护套绝缘性能降低。B相穿柜套管屏蔽线的漏装导致B相电压不均衡，且B、C相间距离只有165mm，远远小于标准(300mm)[1]，在绝缘护套表面上一层薄薄的导电膜、空气湿度大以及在强电场、B相穿柜套管屏蔽线的漏装导致的不均衡电场作用等多种因素作用下，致使B、C相两极间自由电荷急剧增多，两极间的自由电荷在极间发生撞击游离，产生 “电子崩”现象，达到放电临界值时，形成电气击穿，密封的金属箱体内金属游离急剧增加，致使C相对地及A、B相短路，差动保护动作。

4　事故处理

5月23日16∶40时，根据《输变电设备状态检修试验规程》要求[2]，对故障部分进行检查性绝缘试验、耐压试验。具体试验数据见表1。

表1　绝缘电阻检测

图6　增加高压绝缘隔板效果

图7　加冲百叶窗效果

由表1可以看出A相对地及对B、C相绝缘较低，但从现场故障看，是由B、C相及C相对地引起放电，鉴于三相穿柜套管有不同程度损伤，更换了三相套管(TGZ8A- 40.5kVX加强绝缘屏蔽型)；对C相软连接上部电弧烧伤部分进行了更换，对三相热缩绝缘套接头盒拆除，使用高压绝缘扎带缠扎，相间距离也由原来的最小相距165mm，增大到223mm，增大了相间距离，防止了电晕放电现象；为保障可靠性，相间增加了高压绝缘隔板；金属柜体后部拆除更换为高压绝缘隔板并打孔便于通风，侧面金属板加冲百页窗通风，对开钢板门也加冲百页窗，整个柜体的通风效果得到改善。效果图如图6、图7所示。

5　建议及整改措施

鉴于此类结构的35kV开关柜进线方式比较普遍，公司对此进行摸底排查，发现该变电站2#主变35kV进线柜及过桥母线连接柜存在同样缺陷。因此建议：

(1)全面开展同类设备的隐患排查工作，并对存在类似问题的设备及时进行改造，从根本上解决此类问题的发生。

(2)加强设备巡视，并针对天气等情况，及时开展设备特巡。

(3)对所有开关室的除湿装置进行检查和维护，并加强运行管理，及时投切开关室除湿装置，确保开关柜设备良好的运行环境。

(4)在设备招标技术规范书中对导体相间、对地净距以及穿柜套管及导体绝缘护套的质量材质提出具体要求，并要求制造厂严格按技术规范书执行，从源头上对设备制造质量把关。

(5)加强设备的交接验收工作，不符合安全稳定运行的设备严禁入网运行。

[1] DL/T 404-2007，3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备[S].

[2] Q/GDW 168-2013,输变电设备状态检修试验规程[S].

[责任编辑：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

曹飞翔(1984-)，男，安徽宿州人，国网宿州供电公司试化验班副班长，电力工程师，技师，主要从事变电设备试化验工作。

姚新年(1968-)，男，安徽宿州人，国网宿州供电公司变电检修一班班长，高级技师，主要从事变电设备检修工作。

TM643

A

1672-9706(2016)03- 0031- 03