35 kV高壓開關柜異常放電及解決措施

王志偉

摘 要：主要針對35 kV高壓開關柜異常放電及解決措施展開了探討，通過結合異常放電的發現查找過程，對異常放電原因作了系統的分析，并給出了一系列相應的措施進行解決，以期能為有關方面的需要提供參考借鑒。

關鍵詞：高壓開關柜；異常放電；電力系統；穿柜套管

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.107

文章編號：2095-6835（2015）15-0107-02

高壓開關柜是指用于電力系統發電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用的設備，其在諸多電力系統中有著廣泛應用。但是高壓開關柜也存在著一定的風險故障，影響著正常的運作，需要我們采取有效措施進行防范和解決。基于此，本文就35 kV高壓開關柜異常放電及解決措施進行了探討。

1 異常放電發現查找過程

某110 kV變電站運維工作人員在巡視該變電站過程中，聽到35 kV高壓室有異常聲響，進一步聆聽，發現聲音來自35 kV某一板高壓開關柜附近，聲音是周期性的“嘶嘶”聲，聲音較為明顯，所以懷疑開關柜內部某處存在異常放電現象。然后使用廈門紅相生產的便攜式局放測試儀UltraTEVPlus+進行TEV（暫態對地電壓）測試。該測試是在設備帶電情況下進行的，來反映局部放電量的大小，分別對高壓開關柜各個間隔和背景值進行測試，測試結果如圖1所示。

通過測試TEV數據發現，某一板間隔放電量最大，為60 dB，其他間隔都低于該處，而且與開關柜局部放電測試TEV歷史測試數據相比明顯增大。因此，可以推斷35 kV某一板開關柜內部發生比較強烈的局部放電活動。

2 確定放電部位

將放電情況和測試結果匯報給調度，按調度命令對某一板停電并隔離，對該間隔斷路器、CT、避雷器做高壓試驗，試驗數據均合格，然后對某一板出線銅排做交流耐壓試驗，當電壓升到30 kV時，放電聲非常大，同時發現在某一板出線穿柜套管內有電弧產生，因此確定放電部位在穿柜套管處；將出線銅排和穿柜套管拆掉，發現銅排窄面（銅排和套管接觸部分）有銅綠，而且有損傷痕跡，如圖2所示。

圖1 35 kV某1板間隔放電量 圖2 銅排窄面的銅綠和損傷痕跡

設備運行過程中，銅排插在套管圓筒里面，套管外側則固定在高壓開關柜柜頂金屬外殼上，而金屬外殼接地，這樣保證了帶高電壓的銅排與地絕緣，其絕緣為電容分壓式絕緣。該套管內腔與銅排接觸部分為圓形，當銅排放在套管內時，銅排窄面與套管接觸在一起。

3 異常放電原因分析

本文異常放電產生發展過程主要分為三個階段，分別是漆層老化擊穿過程、銅綠產生及銅排損傷和空氣間隙放電過程。

3.1 漆層老化擊穿過程

由圖2可以看到，銅排外層涂有黑色漆層，以防銅排被腐蝕，銅排窄面與套管圓形內腔緊密接觸在一起，絕緣漆層就位于高電壓的銅排和套管之間，而套管絕緣介質主要為環氧樹脂，絕緣部分就相當于漆層和環氧樹脂的組合絕緣，那么與絕緣漆

相比，環氧樹脂介電常數相對較大，因為絕緣系統在交變電場下，當介質損耗不太大時，介質電場分布與介電常數成反比，所以漆層承受的場強比套管大，而且其擊穿場強較低，再加上自然環境（水、氧氣等）的作用，絕緣漆慢慢老化擊穿，最終將銅暴露在空氣中。

3.2 銅綠產生及銅排損傷過程

銅在空氣中在水、氧氣和二氧化碳作用下，通過化學反應生成堿式碳酸銅，即銅綠。銅綠屬于離子化合物，其固體粉末不導電，銅綠位于高壓銅排和套管之間，相當于在銅排和套管間加了一層絕緣，但銅綠的耐電強度要比環氧樹脂低，正常運行時，其承受較高的場強，在強電場作用下，在該處產生局部放電，長期的局部放電作用產生的能量使銅排慢慢灼傷，并在自然環境作用下使其表面進一步被腐蝕，最終出現損傷。

3.3 空氣間隙放電過程

損傷的銅排與套管內腔不再緊密接觸，而是存在1～3 mm空氣間隙，這種情況下相當于空氣和環氧樹脂的組合絕緣，空氣的介電常數較低，因組合絕緣體介質承受場強與介電常數成反比，所以空氣承受較高場強，而且空氣擊穿場強較低，因此此處空氣間隙容易被擊穿，產生強烈的局部放電。銅排腐蝕后其表面不再光滑平整，部分凸起位置場強比較集中，容易產生電暈放電，因此，可以聽到比較大的放電聲。

4 防范措施

4.1 安裝帶屏蔽引出線的穿柜套管

原來安裝的高壓套管未裝屏蔽引出線，雖然套管在澆注過程中，其環氧樹脂內部加入了能使電壓均勻分布的屏蔽圈，但帶高電壓的銅排與內部屏蔽圈之間仍存在電位差，就導致了漆層承受較高的場強而老化。因此，將原來的穿柜套管拆掉，換上帶有屏蔽引出線的高壓套管，其屏蔽引出線一端與套管內的屏蔽圈相連接，引出的一端安裝時需要固定在銅排上，這樣銅排和屏蔽圈就處在等電位，那么銅排和屏蔽圈之間的絕緣介質理論上不承受高場強。

4.2 在銅排外加裝熱縮套

熱縮套由聚烯烴熱縮材料制成，與絕緣漆相比，其絕緣性能更好，而且對銅排起到很好的防腐蝕作用，其使用壽命也較長，在電力系統中得到了廣泛的應用。

4.3 驅除開關柜內潮氣

在開關柜內安裝驅潮裝置，通過濕度傳感器感受濕度變化情況，當濕度增大到設定值時，啟動加熱片加熱，使潮氣蒸發，同時在開關柜頂部蓋板處安裝排風扇，將封閉在柜內的潮氣排出，因為潮氣是設備絕緣老化、腐蝕和銅排銹蝕的一個主要外界因素。

5 結束語

綜上所述，高壓開關柜作為電力系統中起保護作用的設備，其正常運作對電力系統的安全有著重要作用。因此，我們需要認真分析高壓開關柜故障發生的原因，并及時發現異常放電現象，采取有效措施加以解決。只有這樣，才能保證設備安全運行和可靠供電，挽回不必要的經濟損失。

參考文獻

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[2]陳海平.一起典型35 kV開關柜復合絕緣擊穿事故分析及整改措施[J].四川電力技術，2013（06）.

〔編輯：王霞〕