35 kV開關柜穿柜套管故障原因分析

李建明

(陽城國際發(fā)電有限責任公司，山西 晉城 048102)

0 引言

某35 kV 開關柜采用移開式結構,母線采用D型絕緣銅母排,柜與柜之間母線絕緣主要依賴帶屏蔽環(huán)的穿柜套管。由于該開關柜尺寸小、操作靈活、維修方便,在改造工程中應用較為廣泛。但在實際運行中,由于其結構復雜、絕緣裕度小,加上受產(chǎn)品制造質(zhì)量、運行環(huán)境、運行維護水平影響,其故障率還是比較高的,尤其穿柜套管的故障又占相當大的比例。

1 故障概述

2018-07-11,某電廠35 kV 段母線正常運行中母聯(lián)開關柜母線室故障,造成母線失電,上一級開關跳閘。經(jīng)檢查為該35 kV 段母聯(lián)開關柜00BDA05 與相鄰的開關柜00BDA04 柜間母線穿柜套管放電嚴重。

2 原因分析

(1) 穿柜套管均壓環(huán)彈簧安裝不當。35 kV 母聯(lián)柜00BDA05 與00BDA04 柜間B 相、C 相穿柜套管屏蔽環(huán)與母排間的均壓環(huán)彈簧由于安裝過程中存在位置不當或擠壓變形,致使穿柜套管屏蔽環(huán)與母排接觸不良,不能實現(xiàn)等電位連接。帶電運行中母排與穿柜套管內(nèi)表面屏蔽環(huán)之間電場不均勻,空氣被擊穿后持續(xù)放電,進而發(fā)展為沿面放電,最終在套管外與母聯(lián)開關柜A 相靜觸頭形成ABC 三相短路通道。

這里的均壓環(huán)彈簧起著等電位連線的作用,等電位連線常應用于高壓開關柜穿柜套管、穿芯式電流互感器等設備中。

等電位連線的作用：母線對地或?qū)﹄娏骰ジ衅鞯亩卫@組之間存在兩個串聯(lián)的“電容器”,分別為空氣和環(huán)氧樹脂,前者介電常數(shù)小而后者介電常數(shù)大。如果沒有等電位線,高壓運行時空氣介質(zhì)“電容器”將承受更高的電壓,容易被擊穿產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象。因此,就用等電位線把空氣“電容器”給短路起來,這樣就將母線的電位接到套管的內(nèi)腔上,在母線對地或?qū)﹄娏骰ジ衅鞫卫@組之間就只有環(huán)氧樹脂絕緣,消除了電暈放電現(xiàn)象,保證了帶電設備的安全。

(2) 運行環(huán)境不良。在GB/T 11022—2011《高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求》及DL/T 593—2016《高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求》等相關技術標準中,均對開關柜使用環(huán)境、溫濕度做了如下規(guī)定：在24 h 內(nèi)測得的相對濕度的平均值不超過95 %；月相對濕度平均值不超過90 %。

該配電室雖安裝了兩臺3 匹空調(diào),但由于該空調(diào)沒有抽濕功能,也沒有裝抽濕機,設備在運行中相對濕度可能超過設計使用濕度。而且實際上在某些地區(qū),溫度的驟變也會導致室內(nèi)設備凝露的發(fā)生。因此在空氣濕度較大的運行環(huán)境下,穿柜套管的放電現(xiàn)象更加嚴重,最終導致故障的發(fā)生。

(3) 運維水平有待提高。檢修規(guī)程或檢修工藝中未能明確高壓開關柜穿柜套管等電位連線的檢查標準和檢查要求,日常檢查維護工作中忽視了對等電位連線的檢查和檢修,由于漏檢造成該設備隱患未能及時發(fā)現(xiàn)和消除。

(4) 未配置母線保護。該35 kV 母線未配置母線保護,是造成開關越級跳閘停電范圍擴大的重要原因。

3 預防措施

(1) 加強35 kV 開關柜的設計、選型、基建安裝工作。依據(jù)《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》第12.4.1.10 條：24 kV 及以上開關柜內(nèi)的穿柜套管、觸頭盒應采用雙屏蔽結構,其等電位連線(均壓環(huán))應長度適中,并與母線及部件內(nèi)壁可靠連接；第12.4.1.3 條：開關柜及裝用的各種元件均應進行凝露試驗,開關柜整機應進行污穢試驗,生產(chǎn)廠家應提供型式試驗報告。

因此一定要做好設備采購前的設計和選型工作,另外要注意設備安裝階段容易忽視的細節(jié)問題。例如本案例中均壓環(huán)彈簧安裝不當是造成本次故障的主要原因,未能滿足“等電位連線與母線及部件內(nèi)壁可靠連接”的技術要求。因此有條件時應將“穿柜套管均壓環(huán)彈簧”改造為“電磁軟線通過螺絲緊固或焊接的連接方式。”

(2) 提高設備運行維護水平。嚴格按照產(chǎn)品的檢修維護周期進行設備的檢查維護保養(yǎng)工作,運行環(huán)境變差時應及時縮短檢查周期；停電時應重點檢查等電位連線與套管內(nèi)屏蔽層的接觸情況并進行導通測試,合格后方可投運；穿芯式電流互感器等電位線采用軟銅線,并應位于屏蔽環(huán)(罩)內(nèi),檢查應無脫落現(xiàn)象。檢查開關柜的驅(qū)潮裝置工作正常。結合日常巡視檢查溫濕度控制器是否正常,潮濕季節(jié)應切換為手動模式長期投入。

(3) 積極利用紅外成像、超聲波局放檢測等先進技術手段加強開關柜設備運行中的監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)隱患或缺陷及時處理,保證設備安全可靠運行。

(4) 改善開關柜設備運行環(huán)境。高壓室在設備運行時應處于密封狀態(tài),軸流風機等通風孔在不用時應保持關閉狀態(tài),所有窗戶密封性要好,開關柜及出入線電纜封堵應嚴密良好,阻止外界潮氣的進入；高壓室應配備抽濕機、空調(diào)機,用以保持適合的溫度和濕度,滿足開關柜運行環(huán)境要求。

(5) 有條件時,為避免開關柜越級跳閘或“火燒連營”事故的發(fā)生,35 kV 母線應裝設差動或電弧光保護等母線保護,在母線室發(fā)生故障時能快速準確地將故障切除或隔離。

4 結束語

35 kV 開關柜是電力系統(tǒng)的重要設備之一,在日常檢修維護工作中,除了要做好開關柜本體的工作外,也必須重視對開關柜諸如穿柜套管等零部件以及對設備運行環(huán)境的管理工作。