一起10kV 開關柜隔離手車單相接地故障分析

耿俊雄 曹海兵

摘要：文中針對一起高壓開關柜設備隔離手車單相接地故障進行了逐步排查與分析，指出該起極柱外表面絕緣故障是沿內腔傘裙面發生的對地短路故障，為了避免同類缺陷的再次發生，結合本次案例分析，對高壓開關柜隔離手車現場運維的預防及處理措施提出建議。

關鍵詞：開關柜;隔離手車;單相接地故障

引言

10kV金屬鎧裝高壓開關柜在變電站廣泛使用，其安全穩定運行直接影響了電網的供電可靠性。開關柜內部出現的凝露現象會導致絕緣性能下降，導致絕緣件表面產生沿面放電而引發事故。本文針對一起高壓開關柜設備隔離手車單相接地故障進行了逐步排查與分析，指出該起極柱外表面絕緣故障是沿內腔傘裙面發生的對地短路故障，為了避免同類缺陷的再次發生，結合本次案例分析，對高壓開關柜隔離手車現場運維的預防及處理措施提出建議。

1 故障情況

2020年 09月，某 110kV變電站零序Ⅲ段保護動作跳開#2主變變低 A分支、B分支開關，部分 10kV母線失壓。搶修人員現場檢查過程中，發現設備室存在異味。搶修人員在將設備轉檢修狀態的過程中發現 5022B隔離手車 C相極柱下端絕緣件絕緣不良引起對外殼放電。搶修人員在將部分10kV母線上所有開關柜轉冷備用后，對故障母線開展耐壓試驗合格，檢查故障柜隔離手車隔室靜觸頭、靜觸頭盒、電纜隔室、儀表隔室均無異常。

2 隔離手車檢查

（1）隔離手車未清潔前試驗

在隔離手車未清潔的狀態下，A、B、C三相導電臂對外殼進行絕緣電阻測試。采用 2500V搖表測量，測試結果為 A相 3.54MΩ，B相 1.83MΩ，C相 0.134MΩ。在隔離手車未清潔的狀態下，A、B、C三相導電臂對外殼進行工頻耐壓測試。測試結果為 A相42kV，B相 22kV，C相 1kV。在隔離手車未清潔的狀態下，A、B、C三相導電臂對外殼進行局放試驗，升至約額定運行電壓6kV，測試結果為 A相 0.41pC，B相 20pC，C相 1kV時即擊穿。

從上面隔離手車的性能測試結果可以看出，C相絕緣已損壞下降，B相受 C相發生內電弧故障影響，絕緣下降。A相極柱完全正常，且各項試驗合格，故只需清潔 B、C相極柱重復開展上述試驗。

（2）隔離手車清潔后試驗

拆解手車底盤與 B相極柱后，修試人員使用酒精、無棉紙擦拭極柱環氧表面及內腔，擦拭后再用烘槍烘干。同時拆解 C相極柱，C相極柱由于發生內電弧后，內腔表面有一層碳化的表皮，用螺絲刀刮干凈內腔及底部下端后的殘留物后，再用酒精及無棉紙擦拭極柱表面及內腔，并用烘槍烘干。用 2500V搖表進行測試，測試結果為：B相 756GΩ，C相 16.1GΩ。

對隔離手車 B、C相極柱清潔后，分別對外殼進行工頻耐壓試驗，試驗結果為A、B、C相極柱均能夠耐受 42kV的工頻電壓 1分鐘。通過隔離手車清潔后的絕緣電阻及工頻耐壓測試可以得知，清潔前后，絕緣電阻及工頻耐壓差別很大。尤其是 C相已經發生內電弧故障的極柱，在內腔清潔后也達到了正常的絕緣水平。

（3）隔離手車拆解分析

極柱導電臂搭接處拆掉極柱導電臂，A、B、C三相均發現導電臂搭接的部位四周有銅導體銹蝕痕跡。敲開 C相極柱的導電臂下端子環氧層，可以看得更明顯，而極柱環氧包裹的部位沒有該現象。隔離手車室由于潮氣造成銅導體銹蝕，隔離手車處在同一環境狀態下，確只有 C相極柱導電臂受潮，而 A、B相未發生受潮及銅導體銹蝕情況，結合A、B、C相極柱上端子處都有一層類似黑色的氧化銀物質。

C相極柱上半段解體情況為墊圈腐蝕發黑，墊圈覆蓋面未銹蝕發黑。鋁導體表面氧化腐蝕，表面呈橘皮狀腐蝕形貌。C相極柱下半段解體情況為環氧樹脂澆注與導體接觸面存在氣泡，并且在合模線頂端處出現氣泡燒黑現象，造成局部小范圍放電。

極柱內腔清潔后，可以看到兩條較深的高壓放電擊穿痕跡，從下端子沿著傘裙延伸下來。從前面機箱極柱開孔的沿面也看到了電弧灼燒的痕跡，判斷本次內電弧故障為極柱內腔高壓導電部位沿著內腔傘裙沿面發生的對地短路故障。

3 原因分析

結合日常運維及解體情況，分析認為本次故障原因為隔離手車 C相極柱下端子高壓導電部位沿著內腔傘裙面發生的對地短路故障，為極柱的外表面絕緣故障。C相極柱底部內腔出廠電鍍及環氧澆注工藝存在瑕疵或 C相內腔在投運前已存在表面污穢，造成 C相極柱下端金屬表面在相對潮濕的大氣中極易發生電腐蝕反應。A、B相處在同樣潮濕環境中，但未發生與 C相同樣情況的電腐蝕及銅導體銹蝕情況，C相極柱受到少量潮氣日積月累到一定程度，持續惡化破壞防護層，昀終導致電弧沿內腔絕緣相對薄弱的合模線處對地短路故障。

4 預防措施及建議

重視斷路器固封極柱維護。在日常 10kV斷路器的檢修維護工作中，應加強對斷路器固封極柱環氧樹脂絕緣件外表面關注度，注重極柱底部及極柱內部的傘裙、合模線及外露的金屬導電體外觀檢查，盡早發現絕緣劣化的初期現象，徹底清潔絕緣件內外表面的污穢、凝露，以避免事故擴大為接地故障。

加強設備室及開關柜內濕度監測與記錄。加強電纜溝封堵工作，電纜溝內部存在的積水會導致潮濕空氣的聚集，容易產生煙囪效應進入開關柜內部，進而對電氣設備安全運行造成威脅。采取有效的措施防止電纜溝進水，對設備室內所有可能進入潮氣的孔洞進行封堵。必要時加裝抽濕機，以保持設備室的持續干燥狀態。

避免空調出風口直吹設備。空調出風口直吹設備時，會使得設備面板的溫度遠低于室溫，若遇到設備室內空氣濕度較大，則會潮濕空氣在設備面板內部產生凝露的風險。設備室內配備的空調應安裝擋風板調整空調出風口風向，使之避免直吹開關柜設備。

5 結語

對一起高壓開關柜設備隔離手車單相接地故障進行了逐步排查與分析，通過對故障隔離手車的解體分析，確認故障原因為極柱的外表面絕緣故障，提出在日常 10kV斷路器的檢修維護工作中，應加強對斷路器固封極柱環氧樹脂絕緣件外表面關注度，注重極柱底部及極柱內部的傘裙、合模線及外露的金屬導電體外觀檢查，加強設備室及開關柜內濕度監測與記錄，避免空調出風口直吹設備。文中討論的缺陷分析方法及處理措施建議，對同類問題具有一定的參考價值。

參考文獻

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[2]黃紹平.成套電器技術[M].機械工業出版社，2017.

[3]劉若溪，白寶軍，郭沁等.開關柜凝露現象機理分析研究[J].高壓電器，第 54卷，2018年 10期，80-84，2018.

作者簡介：耿俊雄（1993—），男，助理工程師，主要從事變電一次設備檢修維護工作。

曹海兵（1988—），男，工程師，主要從事變電一次設備狀態監測與管理工作。