10kV高壓開關柜內部產生電暈問題分析及對策

曾光明

摘 要：本文針對110kV某變電站10kV高壓開關柜內產生電暈現象進行分析，通過現場試驗討論分析產生電暈的原因，并提出整改措施，為解決10kV高壓開關柜正常運行中產生電暈問題提供有效的技術措施，以提高高壓開關柜的安全運行水平。

關鍵詞：10kV高壓開關柜；電暈；濕度

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A

0.前言

電暈放電是氣體介質在不均勻電場中的局部自持放電，由于局部電場強度超過氣體的電離場強，使氣體發生電離和激勵，因而出現電暈放電現象。濕度對電暈的產生位置及起暈電壓有顯著影響，在高濕度情況下，電極與絕緣表面的沿面電場分布發生根本性變化，電場集中的位置由高壓電極轉移到附近的絕緣表面，因此起暈點轉移至絕緣表面。而且隨著濕度的增加，起暈電壓也顯著降低。本文針對110kV某變電站10kV高壓開關柜VEP斷路器由于柜內濕度過大發生電暈，導致絕緣降低的問題進行探究，通過現場試驗及廠家技術人員給出的技術分析，提出了具體的改善措施。

1.故障表象描述

2012年6月初，檢修人員對110kV某變電站10kV高壓開關柜進行正常維護時發現VEP斷路器觸臂處有白色疑似放電痕跡。在對斷路器極柱進行了清潔處理后投運顯示正常。然而，同年8月再次發現該站3條10kV線路斷路器極柱觸臂處有電暈現象。110kV某變電站10kV高壓開關柜為固定式開關柜，出現電暈現象的3個開關柜為VEP固封式斷路器，實際運行一次電流未超過50A；柜內配上下兩個100W 加熱器，采用智能控制方式運行；現場勘察時發現在觀察窗內表面有凝露現象，用手指觸摸能感覺到明顯有水附著在上面；且高壓開關柜內斷路器的固封極柱上下觸臂表面靠近銅排搭接面處有大量白色物質，呈不規則分布；同時在電流互感器表面靠近銅排搭接面處也發現同樣的大量白色物質；銅排的接觸面發生較嚴重的氧化銹蝕，有大量綠色銅銹，如圖1所示；柜內與斷路器搭接的銅排端頭沒有明顯倒角，A、C 兩相與極柱上下端子搭接的銅排未對中，向外側偏移；柜內上隔離刀處有較多油脂滴落且柜內板壁上有一層油膜，證明柜內有油蒸汽；其中一個高壓開關柜斷路器在A 相上觸臂距銅排搭接面約4cm左右位置環繞觸臂的環氧表面有明顯電暈現象，且柜內有較重的臭氧氣味。

2.故障分析

從上述故障表象描述中可知，問題高壓開關柜中斷路器三相極柱的上下觸臂與銅排搭接面均有嚴重氧化腐蝕，說明柜內濕度較高且空氣中鹽分高腐蝕性強，可能出現局部凝露現象，造成氧化銹蝕。通過在不同濕度下對發生電暈的斷路器（取B相）進行工頻電暈模擬試驗，對比分析如下：

（1）測試條件：正常環境下，濕度為63%，未清潔斷路器極柱上污物。測試結果：斷路器分閘，斷口間加工頻電壓至42kV，持續1min以上，未觀測到電暈現象；斷路器合閘，相對地加工頻電壓至42kV，持續1min以上，未觀測到電暈現象。

（2）測試條件：加濕條件下，濕度為75%，未清潔斷路器極柱上污物。測試結果：斷路器分閘，斷口間加工頻電壓至10kV時，上端子處出現微弱電暈現象，升至12kV時電暈增強；降壓至6kV以下時電暈消失；斷路器合閘，相對地加工頻電壓至8kV時，下端子處出現電暈現象，升至12kV時電暈增強，上下端子均出現電暈，繼續生壓至20kV，電暈持續增強，降壓至6kV以下時電暈消失。

（3）測試條件：正常環境下，濕度為63%，已清潔斷路器極柱上污物。測試結果：斷路器分閘，斷口間加工頻電壓至42kV，持續1min以上，正常，未觀測到電暈現象；斷路器合閘，相對地加工頻電壓至42kV，持續1min以上，正常，未觀測到電暈現象。

（4）測試條件：加濕條件下，濕度為75%，已清潔斷路器極柱上污物。測試結果：斷路器分閘，斷口間加工頻電壓至10kV時，上端子處出現微弱電暈現象，升至12kV時電暈增強；降壓至6kV以下時電暈消失；斷路器合閘，相對地加工頻電壓至8kV時，下端子處出現電暈現象，升至12kV時電暈增強，上下端子均出現電暈，繼續升壓至20kV，電暈持續增強，降壓至6kV以下時電暈消失。

（5）測試條件：加1：20的NaCl鹽水噴霧，濕度為52%，已清潔斷路器極柱上的白色物質；測試結果：斷路器合閘，相對地加工頻電壓至35kV時起暈，至38kV時電暈明顯增強。當繼續不斷加濕至62%后，再次進行工頻測試。測試結果為：斷路器合閘，相對地加工頻電壓至12kV時下端子處出現電暈。

同時對未發生過電暈現象的正常斷路器進行工頻耐壓對比實驗，在不同濕度62%，75%，80% 和90%（極柱表面出現明顯凝露）的不同工況下，測試結果均為：斷路器分閘，斷口間加工頻電壓至42kV，持續1min以上，未觀察到電暈現象；斷路器合閘，相對地加工頻電壓至42kV，持續1min以上，未觀察到電暈現象。

對比上述不同環境及工況下工頻電暈模式實驗結果，可得到以下發生電暈現象的斷路器的極柱材料正常，電暈現象主要是由于濕度大，在近海地區空氣中的鹽分含量高的情況下，斷路器絕緣下降，在長期電場作用下發生不易觀察的電暈放電，長期的電暈放電會燒蝕極柱的環氧表面，導致出現極柱表面局部硅微粉殘留，進一步使絕緣水平惡化，加重電暈放電。

3.解決措施

對已經發生電暈問題的10kV間隔開關進行停電檢修，并清潔高壓開關柜內斷路器，電流互感器，銅排表面的污垢及銹蝕，并對斷路器進行試驗合格后投入使用。雖然電暈及臭氧在短期內不會對斷路器固封極柱的絕緣材料環氧樹脂造成明顯損害，但長期運行下會加速金屬銹蝕及絕緣材料的老化，進一步加重放電現象。要消除電暈，則必須從降低柜內濕度和降低柜內局部電場強度這兩方面考慮。

（1）采取措施，改善高壓開關柜內通風和除濕條件，尤其是降低含鹽分的水汽對斷路器絕緣的不利影響：檢查該站所有的10kV高壓開關柜的加熱器運行情況，保證柜內干燥；檢查高壓開關柜一二次進線口的封堵情況，檢查高壓開關柜的通風系統；建議在潮濕天氣，將柜內加熱器由自動智能控制切換至手動常開；建議變電站內在潮濕天氣增加除濕設備，降低環境濕度。

（2）改善柜內電場分布，降低柜內局部電場強度：高壓開關柜內與斷路器及互感器連接的銅排建議更換為倒角圓滑的銅排；調整高壓開關柜內與斷路器連接的銅排使其對中搭接。增加局部絕緣層厚度或涂抹防污閃涂料等措施以提高起暈電壓進而消除電暈。

結語

綜上所述，110kV某變電站10kV高壓開關柜發生電暈放電現象，主要是由于高壓開關柜內濕度大導致絕緣下降，且柜內電場分布不均勻所導致的。本文詳細分析了發生電暈的原因，提出了具體的解決措施，為變電站10kV高壓開關柜類似問題提供了一定的參考意見。

參考文獻

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