高压开关柜绝缘事故原因及对策分析

2023-11-24段平安颜世涛

中国设备工程 2023年20期

段平安，颜世涛

（1.中海石油（中国）有限公司海南分公司，海南海口 570100；2.山东泰开成套电器有限公司，山东泰安 271000）

1 确保高压开关柜安全性的重要意义

高压输电的实现涉及电压的调整及控制，而高压开关柜则直接影响电流高低压的转换、输电、配电及发电。当今社会的正常运行对电能有非常高的依赖，因此，保障电力供应的可靠程度，也成为维护社会正常运转、保障社会和谐的重要工作。一旦高压开关柜在运行过程中出现绝缘故障或导致绝缘事故，很容易造成一个或多个社会重要工作单位无法正常运作，在故障处理期间，就要面临一定程度的经济损失，甚至在严重情况下还可能导致社会职能瘫痪，让城市的一部分乃至整个城市停摆，由此所造成的社会影响同样十分严重。在考虑到这方面可能性的情况下，做好高压开关柜的维护保养、确保其正常稳定运行就具有非常重要的社会意义，这部分工作本质上是对社会运行及相关生产工作的重要保障，也是维系民生活动正常运行的关键影响因素。

2 高压开关柜绝缘事故及原因分析

在高压开关柜会产生的众多事故类型中，因绝缘问题导致的事故具有相当高的发生率，甚至会导致开关柜爆炸，造成非常恶劣的后续影响。导致这种情况发生的原因多数是因为绝缘结构出现故障，使得开关柜内负责绝缘的部分未能充分发挥其应有的作用。大部分情况下，高压开关柜自身的结构及工作环境都相当复杂，因此其原件的绝缘性能会受到温湿度、材料质量、材料性能及绝缘结构随时间老化等众多因素的影响，一旦元件绝缘性能下降至无法满足开关柜正常作业需求的情况，因绝缘性能不佳造成事故的概率就会大幅上升。

导致绝缘事故出现的首要因素当属高压开关柜的运行环境，多数情况下，高压开关柜都处于相对恶劣的运行环境下，环境中常存在不同程度的烟雾污染或粉尘污染，且其运行环境也具有明显的不稳定性，温湿度通常难以恒定。在这种环境下运行的高压开关柜，其结构及元器件均会受到环境的持续影响，如高温环境下，就会加速高压开关柜材质的老化速度，而低温环境则容易使开关柜中的瓷结构与真空筒在开关闸过程中震碎，进而诱发爆炸或是短路事故。另外，空气间隙及绝缘体爬距也是造成绝缘事故的环境因素之一，部分开关柜在设计上缺乏合理性，其柜内绝缘子有效爬距仅有140～145mm，甚至只有130 ～135mm，这会导致泄漏比距计算结果远小于标准情况，更增加了绝缘事故发生的可能；而某些开关柜的对地距离及绝缘距离也小于规定的125mm，甚至达不到100mm，这种情况下，电力系统即使承受微小的干扰，都有可能导致绝缘事故出现。

除环境因素外，高压开关柜设备的质量也是导致绝缘事故发生的重要因素之一。设备质量直接影响高压开关柜运行的稳定性，而就目前所有的耐高压材料来看，陶瓷在成本和耐高压性能上达到了最理想的性价比，因此，在高压开关柜中的应用具有普遍性。但由于瓷器的电容不甚理想，需要在进行过适当的加工后才能应用在高压开关柜中。然而，加工工序越多、质量要求越高，就意味着加工所需的成本也会直线上升，在这种情况下，部分不良生产厂家会选择采用劣质的材料或省略某些加工工序，来获取更高的利益，这就对高压开关柜的质量造成了直接影响，也使得电力系统面临更严峻的安全隐患。

还有一方面因素来源于设备维护方面。高压开关柜中各元件及结构均具有一定的使用寿命，且会因使用年限增加、环境影响显著、操作原因导致使用寿命下降，加速设备的老化过程，因此，需要做好相应的维护维修工作，确保高压开关柜中各部件处于良好的应用状态。而随着当今整个社会电力需求数量的持续上涨，高负荷甚至超负荷运行的状况在高压开关柜中屡见不鲜，因此，更需要做好针对高压开关柜的保养维护工作。但就当前高压开关柜维护保养工作的进行状况来看，部分设备在维护保养时存在工作不到位的情况，仅观察开关柜中各部件及元件是否正常运作，较少考察设备的理论使用寿命及老化状况，导致一些严重老化的结构部件不能被及时更换，在后续的运行中逐渐失灵，造成绝缘事故出现。

最后的因素来源于操作不当，这也是非常容易导致高压开关柜绝缘结构失效、造成绝缘事故的关键原因之一。首先，高压开关柜在安装过程中应严格匹配相应的作业标准及质量保证体系，降低因操作问题导致设备故障的概率，减少机械原因或人为因素导致设备出现绝缘故障的情况，如电气元件需要固定牢固，以确保电器开关柜能够正常、稳定地运行。其次，输电过程中需要工作人员按照顺序及时进行正确操作，以维持正常的配电关系，如果出现配电操作失误导致高压配电单元未承受电流，甚至造成低压结构承受高压电流，甚至可能会直接烧毁输配电设备，也可能造成高压开关柜中绝缘部分承受过量高压电流，从而引发绝缘事故。由此可见，操作因素同样存在引发设备绝缘事故的可能，应当引起电力企业及工作人员的重视。

3 高压开关柜绝缘事故的处理对策

3.1 做好环境控制工作

作业环境给高压开关柜造成的影响是不容忽视的，因此，为防范高压开关柜出现绝缘事故，就需要慎重处理高压开关柜作业环境的控制工作。在过去很长一段时间内，片面发展经济导致的环境恶化及大气污染，同时，部分高压开关柜又面临着环境湿度较高的情况，使得高压开关柜中的绝缘子及其他各类设备较为容易受到空气的影响，并产生不同程度的电流泄漏，而这种电流泄漏又会发展为闪络，致使绝缘事故发生的概率直线上升。对此就需要关注高压室内的换气条件，定时为高压室通风换气，并在抽风机和通风窗口上安装网栅或滤网。对于空气较为湿热的环境，则需要安装除湿装置与热能灯，同时，还要处理好边缘及孔隙位置的防潮，为高压开关柜维持一个相对稳定的环境，将环境因素对设备的影响控制在最低水准，使绝缘体能够长时间维持良好的工作状态，降低绝缘事故发生的概率及可能。

3.2 重视设备质量考核

仅靠查验质检合格证明无法完全保证高压开关柜设备质量的可靠程度，最理想的方法是直接把关设备构件的生产过程，确保设备各部件能够按照相应规格及标准生产。但通常情况下，电力企业并不具备这样的人力条件，因此需重视设备各部件的质量抽查及考证工作。当电力企业获得从厂家处购买的高压开关柜后，需要针对设备各部件应当达到的质量、性能水准进行全面检查，对于质量不过关的部件，则予以返修或退换，坚决不使用存在质量瑕疵的高压开关柜，无法回收改造的高压开关柜则坚决予以报废处理，严防死守有质量缺陷的高压开关柜进入市场。如果发现厂家出现三次及以上生产质量不合格、擅自更改删减加工工序、以次充好的情况，则终止与该厂家的合作关系，并向上级质检部门汇报备案，为整个区域内高压开关柜的质量提供可靠保障，全面降低因高压开关柜质量问题导致绝缘事故发生的概率。

3.3 强化保养维修工作

针对高压开关柜进行的保养维修，应制定完善的计划，计划内容中包括设备各部件维修及更换的性能标准、不同部件的维修周期、维修前后开关柜部件的运行状态记录、维修负责人员等保养维护相关的内容，以便在开关柜发生绝缘问题时及时追责，落实到有关责任人。在此基础上，还需匹配相应的绩效考核制度及奖惩制度，将高压开关柜保养维修状况及运行状况与工作人员及主要责任人的资历、薪酬、待遇等挂钩，激发员工认真执行高压开关柜维护保养的积极性与主动性，为开关柜保养维护工作提供制度层面的保障及支持。而在具体的保养维护工作上，则需要详细查验开关柜各部件的运行状态及性能，全面检查部件尤其绝缘结构的完整性，对于已经表现出严重老化的部件应及时更换，存在老化状态的部件则需要记录在案，并匹配单独进行检查维护的时间。除此以外，电力企业还需实时监测并控制电力系统的实际运行状况，对电力系统中存在的异常情况应及时处理，以掐断苗头的方式控制高压开关柜出现绝缘故障的可能。最后，针对高压开关柜开展的保养维修工作应以保障作业安全为前提，工作人员只有在检查过并确认安全措施完备、完全掌握系统化操作流程的情况下，才能执行高压开关柜的保养维修作业。

3.4 规范操作控制流程

当今社会的高速发展，加速了各种先进技术及设备在不同行业中的应用与渗透，因此，一些原本由人工负责的工作被自动化设备取代。但在高压输电完全实现自动化、智能化前，针对高压开关柜的操作仍然需要以人为主体进行，且一些重要决断也依然需要由人来决定，这就意味着高压开关柜的操作流程依然有规范化的必要，同时，这也是降低开关柜发生绝缘事故概率的重要举措。要实现这一点，就需要做好工作人员的培训，帮助其明确、规范高压开关柜的不同操作控制流程，确保他们了解高压开关柜中不同结构的功能及出现异常后的处理方法，使之在操作高压开关柜时能表现出更高水准的专业能力和职业素养。在此基础上，还需为高压开关柜的操作控制匹配相应的管理措施，通过完备、科学的管理措施提升操作流程的规范性与合理性，进而保障高压开关柜运行的稳定性及可靠程度，降低因人为因素导致高压开关柜出现绝缘故障的可能。

4 高压开关柜绝缘故障案例分析

4.1 案例概况

某电力企业变电站内5 台电力高压开关柜出现烧黑故障，检查过程中，发现严重毁坏的是X2 板I 段PT 开关柜，不仅相关配置设备严重毁坏、非金属物质被烧成粉末，其他临近面也受到了不同程度的影响。还原开关柜结构发现，其内部3 台避雷结构未按照相应要求及规范安装，且经三维建模模拟后得出避雷结构无法实现应有功能，其设备间距也仅有75mm，未满足标准值的125mm。还原现场后，发现损毁最严重的位置为避雷结构与支柱瓷瓶组合处。