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(xiàn)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(huán)境等方面進行改造，結合實際工作經(jīng)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(huán)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?yōu)榻^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(guī)范是引發(fā)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(wǎng)尖端與環(huán)氧產(chǎn)生放電，且觸頭盒存在嚴重的相間放電現(xiàn)象，導致空氣與絕緣材料之間的電場分布發(fā)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(guī)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(huán)氧樹脂制作，由于工藝原因，其產(chǎn)品表面或內部容易生產(chǎn)氣泡、氣孔裂紋、雜質等，影響絕緣性能。環(huán)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(chǎn)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(huán)境差

該變電站位于山區(qū)海邊，且配電室通風排氣不暢，導致環(huán)境溫度高、濕度大。空氣濕度大容易產(chǎn)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(fā)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?guī)帘卧O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(wěn)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(guī)范倒角

原觸頭盒內部母排倒角不規(guī)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(guī)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(shù)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(chǎn)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(huán)境的改善

在開關室內設計的通風窗和抽風機，應加裝網(wǎng)柵或濾網(wǎng)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(chǎn)生凝露現(xiàn)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(huán)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(fā)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(jié)能經(jīng)濟地高效運行。

參考文獻

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