海岛110kV变电站开关柜的应用优化研究

2023-12-21广东电网有限责任公司珠海供电局肖锶睿

电力设备管理 2023年21期

广东电网有限责任公司珠海供电局肖锶睿

1 引言

海岛变电站开关柜在实际的运行过程中，受海岛环境以及季节交替等因素的影响，若开关柜出现事故时，不仅会导致电能输送中断，还会安全事故导致设备故障。某110kV 海岛变电站承担着大陆主电网与各海岛配电网，让海岛居民享受同网同价的福利。为此，本文对海岛35kV变电站开关柜的应用优化、安全运维展开讨论。

2 海岛110kV 变电站开关柜的常见运行异常

在海岛变电站35kV 开关柜的正常运行过程中，湿度过高、盐分附着是影响开关柜正常运行的主要因素。造成开关柜运行隐患主要因素是海岛变电站建筑物密封不严，缺少防潮隔离措施[1]。在长时间湿度过高、盐分附着的影响下，35kV 开关柜内逐渐出现局部放电现象，内部绝缘部件绝缘性能下降，开关柜表面油漆逐渐生锈进一步影响开关柜密封，影响开关柜安全稳定运行。

3 海岛35kV 变电站开关柜的运行异常原因分析

3.1 环境因素

海岛变电站四面环海，湿度高、盐分附着影响严重，海岛变电站开关柜运行环境恶劣。2022年4-5月湿度曲线如图1所示。高压室内空调与抽湿机不间断运行的情况下，湿度依然有接近甚至超过60%的情况，这主要原因是由于冬春交替季节变化导致湿度上升造成。

图1 2022年4～5月湿度曲线

开关柜中的绝缘子起到带电导体的支撑作用，长期在高盐高湿的环境运行下，内部逐渐附着盐分，产生局部放电现象。若局部放电长期发展，将会对绝缘子的绝缘能力产生影响[2]。此外，开关柜外部金属壳在潮湿的环境下也容易生锈，造成表面油漆发脆容易脱落，如图2所示。

图2 开关柜受潮影响情况

开关柜的外壳油漆布满生锈的麻点。在内部绝缘子支撑瓷瓶表面布满盐分，螺丝生锈产生碎屑脱落。因此，开关柜的运行环境对开关柜影响开关柜内绝缘情况，需要时刻关注高压室内的湿度情况，避免局部放电进一步发展。

3.2 高压开关室设计问题

海岛变电站的设计沿用常规变电站设计，在高压室的建设时候并未针对海岛运行环境进行优化，未针对性进行高压室的密封设计，隔离高盐分与潮湿空气进入。在除湿设备方面，亦未安装海岛专用的空调，故障失效之后起不到有效的除湿作用[3]。

开关柜出线海底电缆，岛上电缆层在海平面以下，潮湿空气通过站外电缆沟至电缆层侵入开关柜内。高压室地下电缆层与站外电缆沟之间未做密封处理，无法隔绝潮湿空气携带盐分侵入。

4 实际局放异常案例测试分析

4.1 测试背景

2020年4月19日某公司在海岛变电站35kV 开关柜日常局放测试中，发现328、315开关柜母线室有局放信号，已联系厂家将于次日携带超声波局放成像仪到场进行精准测试与分析。

4.2 测试情况

2020年4月21日，对35kV 开关柜局放异常进行现场复测，共发现4处明显局放信号，使用英国EA及上海华乘T90局放仪测试结果与厂家所带来的超声波局放成像仪一致。

对35kV 备用线315开关柜进行检测，发现该柜母线室存在明显的超声波信号，信号幅值介于22～30dB，信号稳定且持续，判定柜子中后部存在放电现象。35kV 备用线315局放点如图3所示。

图3 35kV 备用线315局放点

对35kV 备用线328开关柜进行检测，发现该柜母线室有明显且持续稳定的超声信号，信号幅值介于24～30dB；对35kV I、II 母联络母线也有明显的超声波信号，信号幅值介于9～11dB，存在局放现象；对35kV 海东线327开关柜进行检测，发现该柜后下部电缆室内部存在明显的超声波信号，信号持续稳定，幅值介于13～18dB。35kV 备用线328局放点如图4所示。

图4 35kV 备用线328局放点

4.3 测试总结

一是本次测试共发现明显局放点4个，其中35kV 备用线328开关柜母线室、35kV 备用线315开关柜母线室超声波局放信号较大。

二是开关柜母线处于开关柜的中部，日常运维无法直接测试，两个局放信号较大点均为边柜，35kV I、II 母联络母线是处于边位，容易检测及发现异常，其他非边位开关柜的母线可能同样存在放电也难以被发现。进入35kV 开关柜室内时会立刻明显闻到臭氧味，说明里面应该有明显放电现象，初步判断开关柜放电位置不止一处。

4.4 放电机理分析

综合35kV 海桂线C 相线路侧绝缘过低耐压排查过程出现的放电情况、停电更换海桂线袖套处理时发现袖套内引接铜排存在铜绿锈、母线处理过程中发现绝缘袖套及绝缘挡板表面粘附盐分较多及快速凝露、母线耐压过程中母线对袖套及绝缘挡板间隙放电等情况，如图5所示。

图5 35kV 海桂线内部受潮情况

造成开关柜内产生局部放电的原因是高压室内湿度大且盐分高，潮气凝露、盐分粘附在绝缘袖套及绝缘隔板上而致其绝缘下降导致放电。当设备运行温度升高，凝露消失导致放电减小或消失，绝缘件上所累积盐分随着增长而增多，其放电必然增多。当设备停电后产生凝露，恢复送电时容易闪络[4]。

因此，引起室内设备凝露及积盐的根本原因是该高压室防潮措施不足，依靠空调无法起到防潮作用，高压室内无专用抽湿装置且通风口密封不严，开关柜自身有缝隙，潮湿空气、盐分容易通过开关柜地板的接缝处入侵其内，并逐步扩散至柜内各处。

5 开关柜解体大修与高压室防潮改造

由于海岛潮湿环境，决定对35kV 高压室进行改造。一是断路器室的二次电缆进线孔和电缆室的增加封板，以防止潮气从电缆沟进入；二是在开关柜内各隔室顶部开百叶窗通风孔，柜内加装防凝露除湿装置及抽湿装置；三是开关柜内部改造，更换不满足要求绝缘配件，取消绝缘档板；四是对新安装绝缘件的缝隙涂刷PRTV 进行填充，以保证等电位联接。开关柜改造如图6所示。

图6 开关柜改造

根据施工方案，需要对24面开关柜内的零部件进行更换，对35kV 母线进行轮停，工期前后共计10d。更换完成后对检修的母线设备进行母线绝缘电阻测量，母线交流耐压试验及局放测试。在现场施工过程中，对开关柜进行拆解后发现，穿墙套管绝缘子上附着大量的盐分。在盐分与潮湿空气的作用下，金属导体表面有严重的生锈痕迹，并且发现局部放电的痕迹。同时，还对高压室大门进行改造更换，在原有大门前加装防潮门，减少开关门时候的空气交换，进一步减少潮湿空气进入35kV 高压室。