35 kV高壓柜受潮放電原因分析及治理措施

劉源

摘 要：以某35 kV高壓柜受潮放電故障為例，組織停電檢查以及絕緣性能試驗，辨識裝置自身及其所在環境中存在的干擾因素，由此有針對性地探討絕緣性能發生下降的具體機理，再據此提出相適應的治理措施，以供參考。

關鍵詞：35 kV高壓柜;受潮放電;建模分析

1??? 開關柜受潮放電的數據檢查及分析

1.1??? 帶電測試結果

某35 kV開關柜安裝在室內，主變經穿墻套管進柜，后柜出線為電纜出線形式。主接線采用單母分段接線，所配置的兩段母線由母分隔離和母分開關連接，日常運行過程中母分開關呈熱備用狀態。在該35 kV高壓柜的日常運行中，某次帶電測試時發生突發狀況，結果顯示局部放電數據偏離正常值，該階段開關室內的環境參數為溫度12 ℃、濕度70%，空調正啟用除濕功能，但濕度未得到有效控制。針對該現象，技術人員將前、后柜門以及側柜門作為重點考慮對象，對此類裝置做暫態地電壓和超聲局部放電檢測，主要數據如表1、表2、表3所示。

表中，幅值反映的是超聲局放數據的強度，放電類型是頻率成分1、頻率成分2的關鍵影響因素，尖端放電時局放信號有頻率成分1，而在空穴放電或懸浮電位體放電過程中，可以發現此時的局放信號有頻率成分2，在放電信號強度持續增加之下其數據也有逐步加大的變化趨勢。通過對表1、表2、表3的對比分析發現，相比于背景值，暫態地電壓和超聲檢測數據均有所增大。根據要求，暫態地電壓幅值需要在20 dB以內，而超聲幅值需在8 dB以內，但多個間隔檢測數據均顯示其超過該控制區間，同時超聲檢測結果中含有部分頻率成分1和頻率成分2的數據。由此看出該開關柜有局放問題，并且最為明顯的是母分開關和母分隔離間隔局部放電情況。

1.2??? 開關柜的停電檢查

針對前述的帶電測試結果，進一步將開關柜Ⅰ段母線改為檢修狀態，在此條件下組織停電檢查。結果顯示，部分間隔的手車開關動觸頭由于發生氧化而形成銅綠，還有部分開關套筒內靜觸頭存在較明顯的放電痕跡。揭開電纜溝蓋板做詳細的觀察，結果顯示電纜溝內含大量的積水，甚至有部分電纜已處于被水浸泡的狀態。經檢測，明確電氣設備的絕緣電阻，實測結果顯示，存在母線及開關靜觸頭絕緣性能異常的情況，在使用中難以滿足絕緣要求。

較上次試驗結果，此處的絕緣電阻數值均有大幅度下降的變化。取A、B、C三相母線，圍繞三部分展開針對性的交流耐壓試驗，發現B相母線在60 kV電壓下母分開關靜觸頭對地放電，而對于A、C兩相母線，待開關柜電壓增加至35 kV時運行狀態異常，伴有較為強烈的異響。可以發現，三相母線并未滿足76 kV電壓條件下的試驗要求（即未通過1 min的耐壓試驗），此現象揭示了母線或開關靜觸頭套筒絕緣性能不足的事實。綜合前述提及的試驗分析結果，認為開關柜內部已經受潮，設備所具備的絕緣性能大打折扣，而這正是導致局部放電的關鍵所在。

2??? 開關柜受潮及絕緣性能下降的主要原因

2.1??? 開關柜受潮的主要原因

（1）開關室內濕度較大，大量濕氣發生滲透，逐步轉至開關柜內，提高了該裝置內的濕度。變電站所在區域的氣候具有雨水較多的特點，加劇了開關柜的受潮程度。開關室兩側墻底部有通風口，水汽從濕度較高的區域向濕度較低的區域發生轉移，在該流動路徑中部分水汽經由通風口轉至室內，雖然室內配備了兩臺空調用于除濕，但運行能力有限，除濕效率滯后于濕氣的涌入速度，并不能從根本上降低開關室內的濕度[1]。此外，鎧裝開關柜采取非全密封的結構形式，一些部位嚴密性不足，給濕氣的流動提供了通道，部分濕氣經由縫隙等細微處進入柜內。

（2）電纜孔洞缺乏足夠的密封性，濕氣進入開關柜內。現場檢查結果顯示，開關室周邊土壤存在地表水且該部分的水位較高，而建設的電纜溝缺乏足夠的防水性能，導致電纜溝內積水，隨著該現象持續發展，電纜有被積水浸泡的可能。開關柜的局部缺乏嚴密性（主要指的是進出線孔洞處，嚴密性不足），難以充分發揮出密封防濕氣的作用，因此開關柜內有源自于電纜溝的濕氣。

（3）母分開關保持熱備用狀態，該處及母分隔離間隔溫度比其他帶負荷間隔低，濕氣會在此類區域發生凝結，形成大量的水珠，濕度隨之增加。

2.2??? 開關柜內設備絕緣性能下降的主要原因

（1）絕緣材料受潮后導電離子數量增加，絕緣性能下降，并且在受潮程度加重時絕緣性能有更明顯的削弱跡象。

（2）開關柜采用環氧樹脂絕緣材料，相比于水，其介電常數較小，各介質的場強與介電常數成反比的關系（場強的出現主要是由于現場存在交流電場）。絕緣材料受潮后，絕緣件各部分的實際受潮程度并非完全一致，存在輕度和重度兩個層次，兩者間的電場在運行時存在分布不均的情況，相比之下重度受潮更容易放電。

3??? 針對開關柜受潮放電以及絕緣性能下降的治理措施

在探明高壓柜受潮放電的具體原因后提出相應的治理措施：

（1）優化絕緣材料的性能，具體從絕緣能力和絕緣裕度的提升切入，在此方式下增強材料的憎水性。針對絕緣件的結構做合理優化，盡可能減少傘裙受潮的范圍，由此達到提高絕緣性能的效果。

（2）在開關柜內適配除濕器，例如加熱器，通過此類裝置的應用促進濕氣的蒸發，類似地，在開關室內配套性能穩定可靠的除濕設備。在除濕配套化工作中重點考慮除濕率ω、滲入柜內以及室內的濕氣滲入率λ（此項參數的受擾因素較多，包含室內外的濕度差、滲入口的風速等），若ω>λ，柜內濕度將會降低。因此，可以根據此規律合理調控，避免柜內濕度過高的情況。

（3）提高電纜溝的防水性能也至關重要，能避免地表水滲入電纜溝內。因此，在前期勘察、設計、施工等各階段均要高度重視電纜溝的防水性能，做好設計以及施工等相關工作，確保建成的電纜溝有較高的防水性能，從源頭上減少甚至完全避免滲水，降低電纜溝的濕度，最終達到避免開關柜內濕氣量過大的效果。調整開關室的位置也是可行的方法，將其提升至變電站的二樓，根據開關室與電纜溝之間的位置關系增設合適尺寸的電纜夾層，采取此方法可減少電纜溝向開關柜內滲入的濕氣量。

（4）針對開關柜柜門和電纜孔洞存在間隙的情況，應切實提高其密封性，隔絕濕氣的流動渠道，以免柜外濕氣向柜內滲入。適配可開合窗戶也是可行的方法，宜將其布設在開關室通風口處，根據戶外的濕度對窗戶的啟閉狀態做靈活調整。例如，戶外濕度較大時隨即關閉窗戶，隔絕外界濕氣的滲入，避免開關室內濕度異常偏高。

經過高壓柜受潮放電的調查、原因分析、治理措施的制訂與落實等流程化工作后，最終形成一套相對完善的治理方案，針對各存在問題的部位采取了處理措施。經一年的跟蹤監測發現，開關室、開關柜兩處的濕度均得到控制，分別約為50%、48%，無異常升高的跡象，且開關柜不再出現局部放電問題。此外，停電檢查結果顯示開關柜不再有受潮、老化現象。總體來看，開關室以及開關柜的濕度可控，運行安全性較好，效率較高，所采取的治理措施具有可行性。

4??? 結語

綜上所述，本文以某35 kV高壓柜受潮放電故障為例，沿著“檢測及數據描述→主要原因分析→治理措施制訂”的思路展開分析，介紹了該高壓柜受潮放電的主要異常狀況、原因及針對既有問題的治理措施，希望本文內容可以給類似工程提供參考。

[參考文獻]

[1] 張建設.35 kV高壓柜受潮放電原因分析及治理[J].機電信息，2015（15）：67.

收稿日期：2021-07-26

作者簡介：劉源（1990—），男，河南永城人，工程師，從事高低壓電氣系統試驗調試方面的工作。