高壓開關柜絕緣事故分析及處理

姜軍

摘要：由于在設計、制造、安裝和運行環境、設備維護、線路通道方面存在著不同程度的問題，高壓開關柜經常發生事故。其中，絕緣事故所占比例較高，造成的后果也很嚴重。本文對一起高壓開關柜絕緣事故進行分析，通過對現場故障的處理，提出了相應的維護整改措施。

關鍵詞：高壓開關柜；絕緣事故；處理

中圖分類號：TM59文獻標識碼：A文章編號：1671-864X（2016）02-0200-02

一、事故案例

某供電公司110kV變電站5面10kV開關柜（型號PID105）運行中手車整體被燒黑，開關動觸頭絕緣套管被燒焦 ，上端靜觸頭被嚴重燒損，其支撐絕緣套管被燒熔，柜間擋板被燒穿，相鄰的幾個開關柜母排表面和二次接線柜均覆蓋黑灰。對現場檢查發現，空氣環境非常潮濕，有凝露現象。

該變電站10kV接線采用單母線分段接線方式。事故是由其10kVⅠ段PT柜發生閃絡造成，弧光造成曾10kVⅠ段母線短路，隨即發生絕緣材料（母線上的絕緣材料還是與之相連的）燃燒起火，火勢直接燒穿開關柜之間絕緣擋板，殃及其他四面柜。此次事故造成10kVⅠ段5面開關柜及曾10kVⅠ段母線燒損，10kV高壓室所有開關柜均覆蓋黑灰，絕緣有不同程度降低。事故發生后，該供電公司立即組織人員對事故現場進行檢查分析。

二、原因分析

（一）絕緣爬距及空氣間隙不夠l0kV開關柜絕緣事故中，在過電壓作用下或運行電壓下發生相間電弧事故居多，從大量的事故實例分析，絕緣強度薄弱，絕緣等級低，設備、材料質量差等是事故的根本原因。電氣設備絕緣泄漏比距偏小，絕緣薄弱是開關柜的共同缺點。柜內支持絕緣子有部分爬距140-145mm，個別的僅為130～135mm，按泄漏比距計算則分別為1.33-1.38cm/kV及1.24-1.29cm/kV，遠遠低于變電站I級污穢所要求的比距2.0cm/kV（中性點非直接接地系統）及1.7m/kV（中性點直接接地系統）。開關柜內對地絕緣距離和相間距離也小于125mm的要求，有的僅70-95mm。這種絕緣狀況，在系統稍有擾動而過電壓不高的情況下即產生絕緣閃絡，易引發事故。

（二）設備制造質量及工藝不良絕緣子內部絕緣強度降低，環氧繞注電流互感器絕緣老化，正常運行電壓下，產生爬電，最終發展成對地閃絡。以及絕緣元件上的污穢物受到潮濕，形成了電解質薄膜，此時在電場作用下，泄漏電流相應就增加，常在陰、雨、霧、雷等惡劣氣象條件下常造成瓷瓶閃絡接地短路等，使設備引發事故。也是破壞絕緣的主要原因。制造質量及裝配質量對開關柜整體耐壓水平有很大的影響。開關柜內的有些元件可以通過耐壓試驗，但開關柜整體卻通不過，原因是裝配質量差。如緊固螺絲不規則，擰緊后螺桿長出螺母過多；有的支持瓷柱的緊固底板成“丁”型，在支持瓷柱處作特殊處理，這樣不僅縮短了絕緣距離，而且造成電場局部集中。開關柜內的“五防”措施不完善，開關機械聯鎖部分不靈，合、分閘位置不明顯，經常造成誤合、分閘。另外，支持瓷柱質量差，動穩定性能差，在短路電流沖擊下發生斷裂，造成事故擴大。

（三）環境條件的影響開關柜運行的環境條件是導致開關柜發生絕緣閃絡的主要原因，大氣污染不斷加劇，逐漸污染了電力設備的絕緣子、套管及母線。分析多年來污閃事故，總結出發生污閃的原因主要有二：第一（客觀存在的）是污穢和潮濕兩個因素同時存在于絕緣子的表面，灰塵附在絕緣子表面，在干燥的時候，絕緣電阻仍然很高，所以在干燥氣候下不發生污閃。清潔的水電阻也很高，如果絕緣子不臟污，它雖然受潮了，但絕緣強度仍很高，這里也不發生污閃。一般情況下，干旱氣候持續的時間較長，絕緣子及母線積污多了。這時又突然下霧，而下霧的時間較長（一般2～3小時），污穢被霧水充分地潮濕，此時產生污閃的可能性較大。第二（人為原因）是絕緣子串的泄漏距離偏小，不能適應污穢和潮濕的環境。污閃是在絕緣電阻下降、泄漏電流增大到一定程度時才發生的。在同樣的污染受潮和同樣的電壓下，如果絕緣子的泄漏距離較長，泄漏電流增長就比較快，泄漏距離越長，電弧的弧徑就越長，閃絡就難以發生。如果絕緣子的泄漏距離小，放電容易跨接兩端電極，從而發展閃絡。

三、事故處理

（一）事故發生后，檢修人員將所有手車開關柜手車推出，用酒精擦拭干凈，更換燒損開關柜及母線銅排，清掃母線銅排，并用酒精擦拭干凈，將母線連接好并用高壓絕緣自沾膠帶包扎，將開關柜蓋板全部拆下來清掃并裝復，清掃并檢查所有開關柜二次回路。

（二）將開關柜之間絕緣隔板全部拆下來更換為環氧或SMC材料隔板。

（三）按國家電網典型設計圖要求重新改造該變電站10kVPT柜，使避雷器與母線之間有一斷開點，只要將手車拉出，就能檢查維護避雷器。確保不同相的導體之間和導體至接地間凈距應保證在125mm以上，各開關柜空氣絕緣凈距離和爬電比距都符合《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》規定。

（四）保持10kV高壓室空氣干燥，在10kV高壓室內安裝空調，夏天可以降低室內溫度，冬天可以抽出室內濕度，確保設備不受外部天氣影響。

（五）制定周密的運行維護措施，定期檢查開關柜的絕緣情況。同時在運行中還要加強清掃。要貫徹“逢停必掃”的原則。

四、防范建議

（一）嚴格執行規程嚴格貫徹執行《電力設備過電壓保護設計技術規程》、《電業安全工作規程》及有關過電壓保護的各項“反措”要求，強化電力設備過電壓保護等技術管理，落實有關反事故技術規范和措施，嚴格執行“兩票三制”的管理，杜絕誤操作引起的事故。必須進行定期預防性試驗，必要時縮短試驗周期，使設備保持良好狀態。

（二）確保安全凈距。

（三）加大絕緣爬距外絕緣爬距不得小于195mm，環氧絕緣材料的不得小于205mm；對于絕緣較低的絕緣子，應更換符合要求的瓷瓶絕緣子或復合材料的絕緣子，污穢較嚴重的場所絕緣瓷瓶加裝污穢合成傘瓷裙或更換防污型絕緣子。導電銅排或鋁排加熱縮絕緣套也是很好的方法，這樣既能有效地防止帶電裸露造成人身傷亡危險，又可防止鹽霧污閃及有害氣體對導電銅排或鋁排的腐蝕。定期進行外絕緣爬距校驗，選用適用于所處地區污穢等級的高壓開關柜及其部件。Ⅱ級污穢場所爬電比距≥18mm/kV；Ⅲ級污穢場所爬電比距≥20mm/kV。

（四）選擇合適的防護等級IP2X能阻擋手指或直徑大于12mm、長度不超過80mm 的物體進入IP3X能阻擋直徑或厚度大于2.5mm的工具、金屬絲等物體進入IP4X 能阻擋直徑大于1.0mm 的金屬絲或厚度大于1.0mm的窄條等物體進入IP5X能防止影響設備安全運行的大量塵埃進入，但不能完全防止一般灰塵進入。

（五）嚴格執行安裝技術規范，做好維護監控管理工作，防患事故于未然。高壓開關柜的金屬骨架及其安裝于柜內的高壓電器組件的金屬支架應有符合技術條件的接地，且與專門的接地導體連接牢固。凡能與主回路隔離的每一部件均應能接地，包括利用隔離開關切換到接地開關合上的位置來實現接地。每一高壓開關柜之間的專用接地導體均應相互連接，并通過專用端子連接牢固。高壓開關柜中各高壓電器組件的隔板，一般是金屬制成，與外殼具有相同的機械強度并接地。高壓開關柜內的斷路器、負荷開關、接觸器及其操動機構必須牢固地安裝在支架上，支架不得因操作力的影響而變形；斷路器、負荷開關、接觸器操作時產生的振動不得影響柜上的儀表、繼電器等設備的正常工作?；ジ衅靼惭b的位置應便于運行中進行檢查、巡視，且在主回路不帶電時，便于人員進行預防性試驗、檢修及更換等。

（六）凈化環境，封堵孔洞，嚴防潮氣和小動物進入。對通風窗和抽風機加裝網柵或濾網，降低進入開關室的塵埃，凈化通風；對較潮濕的高壓室加裝熱能燈加熱或去濕裝置。空調系統按N-1運行。進出電纜孔用阻燃料封填，對可能進潮氣的柜孔也實行封堵，以防止潮氣和小動物鉆入。加強設備運行維護，做到逢停必掃，強化運行維護，保證絕緣良好狀態，確保設備安全穩定運行。

參考文獻：

[1]潘長明，劉剛，熊炬，董泉，王曉陽，袁斌.高壓開關柜絕緣事故的分析及防范措施[J]. 高壓電器，2011，07：90-93.

[2]何肖軍，徐志斌. 高壓開關柜絕緣性能檢測與故障診斷技術研究[J]. 浙江電力，2010，05：6-10.

[3]徐國浩. 高壓開關柜絕緣事故的分析及防范對策[J]. 中國科技信息，2006，14：94-95.

[4]沈牧宙，陳中楣，張建業. 一起開關柜絕緣事故的分析及防范措施[J]. 科技視界，2012，35：204-205.

[5]吳能成. 一起高壓開關柜絕緣事故的分析和處理[J]. 科技與企業，2013，13：316.