6kV設備的絕緣缺陷處理及改進研究

摘 要：為了提高6kV 設備絕緣水平，保證機組安全穩定運行。通過6kV 開關柜故障、開關柜改造后的情況分析，提出了6kV 開關柜絕緣的改進方法，杜絕6kV 開關設備絕緣事故的發生。

關鍵詞：開關設備；絕緣；改進

中圖分類號：TM303 文獻標識碼：A

6kV 開關柜是一種量大面廣的配電裝置，此類設備安全可靠工作對發電廠的安全穩定運行具有重要意義。近年來，由于開關柜本身結構、環境條件及網絡系統等諸多因素的影響，觀音閣水庫電廠開關柜絕緣閃絡事故時有發生。

造成開關柜絕緣閃絡事故的因素很多，除了開關柜本身絕緣結構和絕緣材料材質方面的缺陷外，還有開關柜運行環境（如溫度、濕度和污染物等）、配電系統結構等多方面的原因。而環境是不可忽視的重要因素。開關柜運行環境惡化，大大降低了開關柜的絕緣。通過大量絕緣驗證試驗，發現了此類設備的不少絕緣缺陷并加以改進，取得了很好效果。

1 6kV 開關柜絕緣驗證

絕緣驗證試驗

通過對6kV 開關柜整機在正常環境條件和高濕環境條件下的絕緣試驗，以及對開關柜部件（支柱絕緣子、電流互感器等）的凝露試驗和人工污染物試驗，發現了開關柜的絕緣薄弱環節，尤其在嚴酷條件下暴露出的絕緣缺陷。

1.1 絕緣結構缺陷

導體間和導體對地的空氣絕緣距離小，其沖擊絕緣水平達不到標準要求的耐壓水平，在導體表面有尖端電極的情況下，會使沖擊絕緣水平下降。其次，在手車式開關柜中，為減小設備尺寸，使用了絕緣隔板來加強絕緣，這就構成了帶電體—空氣間隙—絕緣板—接地體的復合絕緣結構。但由于這種復合絕緣的結構尺寸不合理，如其中的空氣間隙過小，使開關柜在嚴酷環境條件下的絕緣水平下降。

1.2 材質缺陷

手車式開關柜中使用了大量的絕緣板材來加強絕緣。但由于這些材料的材質較差，易吸潮，在潮濕、凝露的環境條件下其介電性能下降。在凝露試驗中，絕緣板邊緣會出現很強的刷狀放電，造成邊緣局部燒焦，最終導致閃絡。更為突出的是這些絕緣板沒有阻燃性能，往往是開關柜事故情況下，提供了燃源，擴大了事故。

1.3 開關柜中有些元件的沿面爬距離偏小，如：支柱絕緣子、電流互感器、操動機構絕緣拉桿、避雷器等，是造成開關柜絕緣水平不高的另一原因。在凝露試驗和Ⅱ級人工污染物試驗中，這此元件的工頻閃絡電壓和沖擊閃絡電壓都很低，達不到標準規定的耐受電壓值要求，不適于在潮濕、凝露及污染物的環境條件下使用。

2 絕緣改進

針對開關柜的上述絕緣缺陷，進行了大量的開關柜絕緣配合試驗，取得了包括純空氣間隙絕緣、復合絕緣和沿面絕緣的絕緣配合數據如下。

2.1 純空氣間隙絕緣

采用空氣絕緣的6kV 戶內開關設備的相間及對地的最小空氣間隙不小于125mm。

2.2 復合絕緣

對采用復合絕緣的開關設備，其中的空氣間隙最小值為30mm。

2.3 沿面絕緣

使用在有凝露和嚴重污染物（戶內設備Ⅱ級污染物）環境條件的戶內開關設備，外絕緣的最小公稱爬電比距對瓷質材料為18mm/kV，對有機材料為20 mm/kV。

根據絕緣配合試驗的試驗結果，并針對開關柜的絕緣缺陷，對開關柜元件進行了絕緣改進，將支柱絕緣子、電流互感受器、穿柜套管等更換為絕緣加強型元件，利用這些加強絕緣型元部件改進后的開關柜，都通過了凝露絕緣試驗，使其絕緣水平大大提高。

3 對開關柜的現場加強絕緣改進

對開關柜進行加強絕緣改造的原則是：首先，采取各種措施提高開關柜自身的絕緣水平，使其達到能在潮濕、凝露和污穢環境條件下安全運行的要求；其次，使開關柜在即便發生事故的情況下不擴大事故，不殃及鄰柜的安全運行。為此，采取了如下措施：

3.1 各開關柜的母線室實施柜與柜之間絕緣封堵

過去的開關柜各柜的母線室之間是貫通的，一旦某一開關柜發生事故，往往弧光和游離氣沿母線室竄燒，容易造成“火燒連營”的惡性事故。實施母線室絕緣封堵后，在事故情況下，將事故限制在事故柜之內，從而最大限度地減少損失。

3.2 復合絕緣結構的改造

首先，要選用阻燃的、吸濕性很小的絕緣材料，絕緣板性能的好壞是影響開關柜絕緣性能的一個重要因素，材料選用不當會直接影響開關柜的絕緣水平；其次，復合絕緣結構中空氣間隙應滿足最小推薦值的要求，這樣才能使復合絕緣真正起到加強絕緣的作用。

3.3 空氣絕緣的改進

80年代初，對開關柜的小型化設計使得一些開關柜的尺寸偏小，柜寬只有700mm。對這樣的開關柜想要單憑加大尺寸有效提高其空氣絕緣問題，幾乎是不可能的。試驗和實踐都證明：對此類開關柜中的母線和其他裸露導體加套阻燃型熱縮套管，會大大提高其空氣隙的絕緣水平，但若想從根本上解決問題，只有更新改造成為寬一些的開關柜，例如840mm 寬的開關柜，使爬電距離增大，絕緣強度提高，就會取得很好的效果。

3.4 選用加強絕緣型開關柜元部件

選用加強絕緣型的開關柜元部件，能提高開關柜的絕緣水平。例如，將母線絕緣子設計為復合型絕緣子，運行中經常出現異音，間歇性放電，母線耐壓試驗時有擊穿現象，性能不良， 如果更換為2048Q 加強絕緣型瓷質絕緣子，絕緣水平將大幅提高。

參考文獻

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