預防35kV金屬封閉式開關柜事故的措施探討

潘樑垚

摘 要：針對寧德供電公司某變電站35kV金屬封閉式開關柜在運行中有凝露閃絡及較為嚴重的放電現象，從觸頭盒、絕緣板、母排接線盒、母排搭接設計、安裝工藝、運行環境等方面進行改造，結合實際工作經驗，提出改善空氣絕緣開關柜絕緣性能的措施，預防35kV金屬封閉式開關柜事故。

關鍵詞：開關柜；絕緣性能；放電；制造工藝

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A

35kV電壓等級的金屬封閉式開關柜占地面積小，操作靈活方便，是一種比較成熟、功能齊全的設備。在開關柜在運行工程中，其內部電磁環境復雜，在電應力作用下引起絕緣老化，設備絕緣性能降低，在熱、電場力等因素的共同作用下，開關柜絕緣性能的下降會演變為絕緣性能故障。因此，絕緣設計、工藝在開關柜領域至關重要。結合35kV金屬封閉式開關柜改造工程，有針對性地提出改善開關柜絕緣性能的措施，提高開關柜絕緣性能水平，減少開關柜的安全隱患。

1 開關柜常見事故原因分析

1.1 絕緣設計不合理

1.1.1 開關柜內部設計不合理

開關柜內部結構設計、內部元器件的布置不合理和安裝工藝不符合規范是引發開關柜事故的一個重要因素。針對開關柜內部結構不合理進行的改造，實際中存在：（1）觸頭盒屏蔽設計存在缺陷計，觸頭盒內部的屏蔽網尖端與環氧產生放電，且觸頭盒存在嚴重的相間放電現象，導致空氣與絕緣材料之間的電場分布發了改變，使得空氣間隙承受場強變高，進一步加劇絕緣材料的老化，促使局部放電量加大；（2）搭接母排未倒角，形成極不均勻電場，從而引起尖端放電；（3）絕緣熱縮套、熱縮罩盒的包封及安裝不規范、存在尖端等易引起電暈放電；（4）母線橋架包上熱縮套盒后，熱縮套盒插入套管內部，形成懸浮電位，造成電場集中，同時減少了套管的爬電距離，如圖1所示。

1.2 制造工藝低

目前幾乎所有金屬封閉式開關柜的絕緣件都是由環氧樹脂制作，由于工藝原因，其產品表面或內部容易生產氣泡、氣孔裂紋、雜質等，影響絕緣性能。環氧樹脂材料運行在交流電場的作用下以及接觸部分的溫升效應，將產生介質損耗，導致介質溫度升高，溫度升高又使介質損耗進一步增加。

1.3 運行環境差

該變電站位于山區海邊，且配電室通風排氣不暢，導致環境溫度高、濕度大。空氣濕度大容易產生凝露，凝露容易導致柜內金屬尖端放電，特別是開關柜在額定電壓下濕度大的時候存在放電，同時局放放電引起柜內絕緣件發生電老化，從而縮短絕緣件的使用壽命。

2 35kV金屬封閉式開關柜的改造措施及提高絕緣性能的探討

2.1 絕緣件的選擇及改造

2.1.1 開關觸頭盒及高壓套管的選擇

（1）選擇采用進口樹脂材料制作且帶屏蔽設計的觸頭盒。帶屏蔽的觸頭盒可消除電場集中問題，使電場分布均勻，局放量小等，消除相間放電。（2）可采用大爬距、雙層屏蔽設計的高壓屏蔽型套，以提高其絕緣強度，降低局部放電量。可選擇加大內腔直徑的套管，安裝后可增加母排對套管空氣距離，改善空氣場強。在母排穿過套管時，采用母線夾固定，增加母排的穩定性。

2.1.2 熱縮套及母排接線盒的改造

將所有母排采用進口熱縮材料進行熱縮包封，在包封時候，做到收縮均勻、無氣隙。在母排不滿足安全距離的情況下，為了保證母搭接點外露金屬高壓部分的絕緣安全，需要在搭接處加裝絕緣進行包封：在包封接線盒時，套上接線盒，將接線盒的兩端在用熱縮套包封好，防止熱縮護罩盒開口等缺陷而引起故障。重新設計母排搭接的位置，搭接位置不能觸及穿墻套管的端面，保證搭接位置與套管距離不小于40mm。

2.2 安裝工藝改進

2.2.1 母排按規范倒角

原觸頭盒內部母排倒角不規范，曲率半徑過小，易形成極不均勻電場，造成尖端電暈放電，導致電氣性能劣化，銅排尖角和邊緣處及觸頭盒內壁有明顯的放電痕跡。對母排按規范倒角，并將加工面進行鍍層處理；對母排搭接處，分支母排的尖端進行倒角、拋光處理。

2.2.2 SMC絕緣板改造

SMC板容易吸潮，吸潮后絕緣板材料介電常數變大，從而改變了絕緣件處的電場分布，降低了空氣放電的起始電壓，導致對絕緣件產生局部放電。因此切除非必要絕緣板，避免絕緣板與絕緣件的搭接，更換老化絕緣板，對尖端進行倒圓角工藝處理，在表面涂刷防污閃涂料。

2.3 開關柜運行環境的改善

在開關室內設計的通風窗和抽風機，應加裝網柵或濾網以減少進入開關室內部塵埃量，改善通風條件。為消除因濕度大而產生凝露現象，確保絕緣件的正常使用壽命和安全運行，可在室內增加空氣除濕裝并在開關柜內安裝加熱器，可采用小功率常投和大功率手動投切，以提高開關柜內部元件的絕緣性能。進出開關柜電纜孔、柜孔等應采取阻燃料或倒漏斗型密封元器件進行封填，以防止潮氣和小動物進入開關柜。

結語

開關柜內部結構設計、絕緣材料的選擇、絕緣件的制造工藝、開關柜內絕緣件的安裝工藝、開關柜的運行環境對開關柜的絕緣性能均有影響，為減少開關柜絕緣事故發生頻率，需要采取針對性的技術措施。有效提高開關柜設備絕緣水平，使其具備較好的運行性能水平，確保35kV金屬封閉式開關柜安全可靠、節能經濟地高效運行。

參考文獻

[1]國家電網公司運維檢修部國家電網公司十八項電網重大反事故措施（修訂版）[M].北京：中國電力出版社，2012.

[2]任國海.提高35kV中壓開關柜絕緣能力的技術措施探討[J].工業技術，2012（04）：71-73.