40.5 kV開關柜放電處理分析

李　波，亓曉燕

（國網山東省電力公司萊蕪供電公司，山東　萊蕪　271100）

40.5 kV開關柜放電處理分析

李波，亓曉燕

（國網山東省電力公司萊蕪供電公司，山東萊蕪271100）

開關柜具有占地面積小，安全可靠性高的特點，因此被廣泛應用。由于開關柜尺寸變小，細節問題易被忽略，會導致設備不同程度的電暈放電。對一起開關柜放電的原因進行深入分析，并提出處理措施，為設備的設計、改造和運行維護提供了寶貴經驗。

放電；開關柜；電暈；運行維護

0　引言

開關柜是金屬封閉開關設備的俗稱，即指除進出線外，完全被金屬外殼包住的開關設備。通用型開關柜由4個部分組成：控制室、斷路器室、母線室和電纜室［1］。高壓開關柜用于電力系統發電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用。變電站中置式開關柜在35 kV及以下電壓等級中占據了絕大多數，但在運行過程中放電缺陷成為影響設備運行的主要問題。對放電缺陷的原因進行深入分析，并采取相應的改進和防范措施尤為重要。

1　放電現象

某變電站開關柜型號為 KYN61-40.5，柜寬1 200 mm，相距300 mm。運行發現在母線套管內、小車開關上下觸頭盒內、TA與絕緣隔板處有電暈放電現象，柜內有較大的放電聲，停電檢查開關柜絕緣件有放電痕跡和爬電現象，站內有濃重的臭氧味。現場部分部位如圖1～3所示。

圖1　母線與套管之間　

圖2　靜觸頭處與套管之間

圖3　TA與絕緣隔板之間

2　原因分析

2.1結構設計因素

開關柜內有電暈放電說明電場分布極不均勻，包括母排、套管、開關柜內設備布置在內的開關柜結構設計是有缺陷的。由于距離近，即使絕緣材料耐壓水平高，仍會導致空氣被電離（產生電暈）。

2.1.1觸頭盒、套管、母排

現場使用的開關柜內母排不是圓形或D型，觸頭盒 （可參考圖2）及套管內部結構也大多不是圓形，且未增加屏蔽設計結構，套管與母排間距又小，極易滿足電暈放電條件［2］。長時間放電導致絕緣材料電老化，而絕緣性能老化是不可逆的。問題套管、母排如圖4所示。

母排安裝工藝不規范，觸頭盒內部母排、互感器一次連接排倒角不規范引，如圖5所示。曲率半徑過小，易形成極不均勻電場，造成尖端電暈放電［3］。

圖4　問題套管、母排

圖5　母排未倒角

2.1.2元器件尺寸

相對開關柜，TA尺寸較大，電纜室內互感器相間的空氣凈距為20 mm，另外相間互感器之間夾有5 mm厚度的SMC絕緣板。由于相間絕緣板的加入，導致B相互感器到與A和C之間的絕緣板之間的空氣凈距進一步縮小，SMC絕緣板與互感器的外裙邊緊貼，從而在互感器外裙邊與SMC絕緣板之間形成小縫隙，部分開關柜TA間的隔板甚至將TA裙邊短接，給局部放電形成了物理條件，在濕度和污穢的影響下，放電程度將更為嚴重，如圖6所示。

圖6　TA接觸絕緣隔板

2.1.3熱縮護套安裝

在穿墻套管、機械活門、母排拐彎處等場強較為集中的部位未采取措施或加工裝配質量較差，雖采用了絕緣護套，運行一段時間后絕緣包封易失效，帶電體相間距離過短 （特別是母線端部和拐角處形成尖端）。

絕緣熱縮套、熱縮護罩的包封及安裝不規范，套盒邊緣與絕緣體產生懸浮電位放電由于各種環境和放電原因引起的熱縮套管的老化及熱縮套盒的老化，絕緣性能大幅度下降，存在安全隱患；熱縮罩盒的包封不可靠，易開口而放電。

2.2材料質量因素

衛管畢業生在就業觀念上大致可分為兩類。第一，就業期望過高。經濟社會逐漸發展，社會資源分配出現不均，大城市有更受期待的生活條件，居住環境、醫療環境、子女教育環境、起點待遇都比一些地級市、縣城要優越一些。因此，許多衛管專業的畢業生也更傾向于重大城市的、高層次的衛生行政機構與醫藥相關機構。第二，就業途徑單一。在求職過程中遭遇挫折后，有些畢業生便失去繼續求職的動力，轉而期待校方推薦的崗位與行業。而大多數畢業生依賴于校園招聘、朋友介紹等方式，導致在就業問題上比較被動。

在拆除母排時發現，母排采用的熱縮護套厚薄不同，質量差別大，部分已經發硬發脆，導致絕緣程度下降，如圖7所示。

圖7　問題母排熱縮護套

2.3環境因素

變電站位于泰鋼工業區，周圍空氣粉塵污染重，特別是夏季潮濕，空氣濕度大，導致電暈放電增強。開關設備長時間在潮濕和凝露環境中使得開關柜內絕緣件絕緣性能下降，運行電壓下泄漏電流增大，泄漏電流增大和局部放電將加劇絕緣件的老化和絕緣水平的下降，惡性循環，久而久之將導致事故發生。

2.4危害

長時間的電暈放電不僅會產生噪音，損耗電能，形成高頻電磁波對無線信號及電子裝置產生干擾［4］，同時對周圍設備原件有長期電離腐蝕作用，尤其在有機絕緣件表面的電暈會加快材料老化，不斷降低絕緣程度，達到一定程度造成電弧放電，引起對地或相間短路。

3　解決措施

3.1傳統措施

對母線、套管、觸頭盒進行清洗和重新涂抹絕緣材料，對TA放電嚴重的設備進行停電清洗、更換絕緣板，以提高絕緣水平。

加大除濕措施、干燥處理。對開關柜進行封堵；對加熱器、空調進行檢修；在開關柜室增加過濾網。

3.2.1更換絕緣件

更換屏蔽觸頭盒和套管。觸頭盒采用進口樹脂、阻燃材料并帶屏蔽設計，其分支母排出線口采用改進型，該屏蔽觸頭盒能消除電場集中問題，使電場分布均勻，延長觸頭盒使用壽命。套管具有帶雙屏蔽設計、實現大爬距、防污穢能力高等特點［5］。

3.2.2規范安裝工藝

母排加工和安裝嚴格執行GBJ 149—1990《電氣裝置安裝工程母線裝置施工及驗收規范》。母排與母排搭接處，母排伸出搭接面不能太長，保持平齊；母排搭接固定螺栓外露長度不大于3絲；同時為了保證其搭接點外露金屬高壓部分對地絕緣安全，在搭接處加裝絕緣進行包封。對銅排進行按規范倒角處理；柜內絕緣板涂刷防潮、防污閃涂料，增強絕緣板憎水性。

3.2.3柜內改造

A、C兩相互感器分別向柜殼側最大限度外移，使得互感器相間傘群最外邊之間的距離增大，因與柜體安全距離原因無法向兩側移動的則更換小尺寸TA；TA間的絕緣板進行切割處理，保留接地開關的絕緣板。

A、C兩相觸頭盒與互感器的連接分支母排需要做折彎處理。

改造電纜室觸頭盒下出線的銅排，銅排出線口折彎處下移30 mm，加大折彎與觸頭盒間距離。

包封接線盒時，將兩端用熱縮帶包扎墊平后，再套上接線盒。并且將接線盒的兩端再用熱縮帶包封好，防止水汽等滲入。

3.2.4絕緣板改造

更換柜內所有絕緣板，TA間的絕緣板進行切割處理，切割部分和表面進行防潮處理，將所有刀刃邊及尖端進行倒圓角處理。

3.2.5改善開關運行環境

在開關室、電纜室加裝二套100 W加熱除濕器，一路由溫控儀控制，另一路加熱器采用手投方式。一只溫控儀配2只傳感器、兩只加熱器（100 W），溫控儀控制開關室和電纜室各一只100 W加熱器。開關室和電纜室另一路100 W加熱器由空開控制。母線室加裝一套50 W加熱器。空開安裝在二次室的外側。

各室加裝的加熱器要求溫控儀控制和手動投切互相交叉安裝。

4　結語

應嚴格按照國家標準、規范和反措要求進行產品設計，嚴格按通過型式試驗的柜體圖紙要求，進行內部元件和母排（含分支排）布置，保證足夠的絕緣距離，開關柜內母排和引線應采用圓形或D型，盡量避免用矩形母排。應采用高質量元器件，絕緣護套材料應進行老化試驗和凝露試驗的考核驗證。

在施工中要注意穿套管母線盡量在中央位置，高壓柜底部必須進行封堵，杜絕灰塵、潮濕空氣進入，嚴格耐壓交接試驗。要保證開關柜運行環境良好，防止開關柜內凝露導致的沿面放電。

［1］電力工業部電力規劃設計總院.電力系統設計手冊［M］.北京：中國電力出版社，1998.

［2］GB/T 25295—2010電氣設備安全設計導則［S］.

［3］張平.高壓開關柜的發展與現狀分析［J］.中國科技信息，2007 （24）：89，92.

［4］孫方漢.變電所運行調試及故障處理［M］.沈陽：遼寧科學技術出版社，2002.

［5］GB 12944.1—1991高壓穿墻瓷管技術條件［S］.

Treatment Analysis on Discharge of 40.5 kV Switchgear

LI Bo，QI Xiaoyan
（State Grid Laiwu Power Supply Company，Laiwu 271100，China）

The switchgear is widely used in power system due to its advantages of small occupation area，high safety and reliability，etc.However，its design details are easy to be ignored because of its small size，which could lead to different degrees of corona discharge on the switchgear.The causes of discharge are deeply analyzed and treatment measures are proposed，which can provide valuable experience for the design，transformation，operation and maintenance of the equipment.

discharge；switchgear；corona；operation and maintenance

TM591

B

1007－9904（2016）08－0075－03

2016-03-23

李波（1977），男，高級工程師，從事變電檢修工作；亓曉燕（1979），女，高級工程師，從事電網運行工作。