10kV高压开关柜内部产生电晕问题分析及对策

曾光明

摘 要：本文针对110kV某变电站10kV高压开关柜内产生电晕现象进行分析，通过现场试验讨论分析产生电晕的原因，并提出整改措施，为解决10kV高压开关柜正常运行中产生电晕问题提供有效的技术措施，以提高高压开关柜的安全运行水平。

关键词：10kV高压开关柜；电晕；湿度

中图分类号：TM591 文献标识码：A

0.前言

电晕放电是气体介质在不均匀电场中的局部自持放电，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电现象。湿度对电晕的产生位置及起晕电压有显著影响，在高湿度情况下，电极与绝缘表面的沿面电场分布发生根本性变化，电场集中的位置由高压电极转移到附近的绝缘表面，因此起晕点转移至绝缘表面。而且随着湿度的增加，起晕电压也显著降低。本文针对110kV某变电站10kV高压开关柜VEP断路器由于柜内湿度过大发生电晕，导致绝缘降低的问题进行探究，通过现场试验及厂家技术人员给出的技术分析，提出了具体的改善措施。

1.故障表象描述

2012年6月初，检修人员对110kV某变电站10kV高压开关柜进行正常维护时发现VEP断路器触臂处有白色疑似放电痕迹。在对断路器极柱进行了清洁处理后投运显示正常。然而，同年8月再次发现该站3条10kV线路断路器极柱触臂处有电晕现象。110kV某变电站10kV高压开关柜为固定式开关柜，出现电晕现象的3个开关柜为VEP固封式断路器，实际运行一次电流未超过50A；柜内配上下两个100W 加热器，采用智能控制方式运行；现場勘察时发现在观察窗内表面有凝露现象，用手指触摸能感觉到明显有水附着在上面；且高压开关柜内断路器的固封极柱上下触臂表面靠近铜排搭接面处有大量白色物质，呈不规则分布；同时在电流互感器表面靠近铜排搭接面处也发现同样的大量白色物质；铜排的接触面发生较严重的氧化锈蚀，有大量绿色铜锈，如图1所示；柜内与断路器搭接的铜排端头没有明显倒角，A、C 两相与极柱上下端子搭接的铜排未对中，向外侧偏移；柜内上隔离刀处有较多油脂滴落且柜内板壁上有一层油膜，证明柜内有油蒸汽；其中一个高压开关柜断路器在A 相上触臂距铜排搭接面约4cm左右位置环绕触臂的环氧表面有明显电晕现象，且柜内有较重的臭氧气味。

2.故障分析

从上述故障表象描述中可知，问题高压开关柜中断路器三相极柱的上下触臂与铜排搭接面均有严重氧化腐蚀，说明柜内湿度较高且空气中盐分高腐蚀性强，可能出现局部凝露现象，造成氧化锈蚀。通过在不同湿度下对发生电晕的断路器（取B相）进行工频电晕模拟试验，对比分析如下：

（1）测试条件：正常环境下，湿度为63%，未清洁断路器极柱上污物。测试结果：断路器分闸，断口间加工频电压至42kV，持续1min以上，未观测到电晕现象；断路器合闸，相对地加工频电压至42kV，持续1min以上，未观测到电晕现象。

（2）测试条件：加湿条件下，湿度为75%，未清洁断路器极柱上污物。测试结果：断路器分闸，断口间加工频电压至10kV时，上端子处出现微弱电晕现象，升至12kV时电晕增强；降压至6kV以下时电晕消失；断路器合闸，相对地加工频电压至8kV时，下端子处出现电晕现象，升至12kV时电晕增强，上下端子均出现电晕，继续生压至20kV，电晕持续增强，降压至6kV以下时电晕消失。

（3）测试条件：正常环境下，湿度为63%，已清洁断路器极柱上污物。测试结果：断路器分闸，断口间加工频电压至42kV，持续1min以上，正常，未观测到电晕现象；断路器合闸，相对地加工频电压至42kV，持续1min以上，正常，未观测到电晕现象。

（4）测试条件：加湿条件下，湿度为75%，已清洁断路器极柱上污物。测试结果：断路器分闸，断口间加工频电压至10kV时，上端子处出现微弱电晕现象，升至12kV时电晕增强；降压至6kV以下时电晕消失；断路器合闸，相对地加工频电压至8kV时，下端子处出现电晕现象，升至12kV时电晕增强，上下端子均出现电晕，继续升压至20kV，电晕持续增强，降压至6kV以下时电晕消失。

（5）测试条件：加1：20的NaCl盐水喷雾，湿度为52%，已清洁断路器极柱上的白色物质；测试结果：断路器合闸，相对地加工频电压至35kV时起晕，至38kV时电晕明显增强。当继续不断加湿至62%后，再次进行工频测试。测试结果为：断路器合闸，相对地加工频电压至12kV时下端子处出现电晕。

同时对未发生过电晕现象的正常断路器进行工频耐压对比实验，在不同湿度62%，75%，80% 和90%（极柱表面出现明显凝露）的不同工况下，测试结果均为：断路器分闸，断口间加工频电压至42kV，持续1min以上，未观察到电晕现象；断路器合闸，相对地加工频电压至42kV，持续1min以上，未观察到电晕现象。

对比上述不同环境及工况下工频电晕模式实验结果，可得到以下发生电晕现象的断路器的极柱材料正常，电晕现象主要是由于湿度大，在近海地区空气中的盐分含量高的情况下，断路器绝缘下降，在长期电场作用下发生不易观察的电晕放电，长期的电晕放电会烧蚀极柱的环氧表面，导致出现极柱表面局部硅微粉残留，进一步使绝缘水平恶化，加重电晕放电。

3.解决措施

对已经发生电晕问题的10kV间隔开关进行停电检修，并清洁高压开关柜内断路器，电流互感器，铜排表面的污垢及锈蚀，并对断路器进行试验合格后投入使用。虽然电晕及臭氧在短期内不会对断路器固封极柱的绝缘材料环氧树脂造成明显损害，但长期运行下会加速金属锈蚀及绝缘材料的老化，进一步加重放电现象。要消除电晕，则必须从降低柜内湿度和降低柜内局部电场强度这两方面考虑。

（1）采取措施，改善高压开关柜内通风和除湿条件，尤其是降低含盐分的水汽对断路器绝缘的不利影响：检查该站所有的10kV高压开关柜的加热器运行情况，保证柜内干燥；检查高压开关柜一二次进线口的封堵情况，检查高压开关柜的通风系统；建议在潮湿天气，将柜内加热器由自动智能控制切换至手动常开；建议变电站内在潮湿天气增加除湿设备，降低环境湿度。

（2）改善柜内电场分布，降低柜内局部电场强度：高压开关柜内与断路器及互感器连接的铜排建议更换为倒角圆滑的铜排；调整高压开关柜内与断路器连接的铜排使其对中搭接。增加局部绝缘层厚度或涂抹防污闪涂料等措施以提高起晕电压进而消除电晕。

结语

综上所述，110kV某变电站10kV高压开关柜发生电晕放电现象，主要是由于高压开关柜内湿度大导致绝缘下降，且柜内电场分布不均匀所导致的。本文详细分析了发生电晕的原因，提出了具体的解决措施，为变电站10kV高压开关柜类似问题提供了一定的参考意见。

参考文献

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