一起35kV開關柜內部放電的分析及處理

曹飛翔， 姚新年

(國網宿州供電公司， 安徽　宿州　234000)

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一起35kV開關柜內部放電的分析及處理

曹飛翔， 姚新年

(國網宿州供電公司， 安徽宿州234000)

對一起35kV高壓交流開關進線柜故障進行了分析，通過分析故障波形、現場檢查找出了故障原因，并對處理過程做了詳細介紹，提出了整改措施和建議。

開關柜；受潮；放電；整改措施

0　引言

高壓交流開關柜在電力系統應用非常廣泛，市場也轉向小型化、緊湊型發展。為防止相間及相對地故障的發生，廠家往往通過采取加裝絕緣熱縮套及熱縮套接頭盒進行預防，但這種措施也存在弊端，造成相間距離及相對地距離較小。近些年，在電力系統中發生了多次開關柜故障，其中開關柜進出線故障率占很大的比例。文章對一起實際工作中發生的開關柜進線故障做了具體分析，并提出了預防此類事故的措施。

1　現象分析

XX年5月23日XX供電公司某220kV變電站1#主變差動保護動作，三側開關可靠跳閘?，F場故障錄波器顯示如圖1。

從波形圖1即低壓側電流、電壓圖可以看出，故障開始后約16ms，A相電流波形正常，B、C相電流發生突變，幅值變大，同時，A相電壓正常，B、C相電壓幅值下降明顯，此時波形顯示為B、C相短路特征；隨后，A相電流波形發生突變，增大明顯，電壓波形下降明顯，與B、C相相似，此時波形顯示為三相短路特征。

從主變故障錄波器上提取的波形圖分析，A9、A10、A11分別代表低壓側三相電壓UA、UB、UC，從圖中可以看出故障發生后開始階段B、C相電壓下降明顯，A相電壓波形正常，首先呈現B、C相短路特征，隨后，A相電壓降低，呈三相短路特征。從故障錄波器采集到的電壓有效值數據也反驗證了這種情況。

圖1　1#主變差動保護動作故障錄波圖

1#主變低壓側35kV 501開關柜為密封結構，穿柜套管上部形成一密封小室，裸露部位有絕緣外套包裝，盡管除濕裝置一直都在運行，但由于處在不透風的殼體內，加之5月21日、5月22日連續陰雨，23日天氣轉晴后戶外空氣濕度達80%以上，室內外溫差大，開關柜等設備產生冷凝現象，在潮濕環境下內部凝露不易散發，從而引發局部放電再擴大為相間短路，這是造成本次事故發生的直接原因。

2　現場檢查

圖2　密封金屬進線箱體

圖3　B相高壓絕緣管型母線電暈放電痕跡

發生故障的開關柜為35kV 1#主變501開關柜，該柜為1#主變35kV進線柜，采用高壓絕緣管型母線，通過穿柜套管與柜體連接。為防止小動物進入造成短路以及防塵，在進線套管入口加裝了全密封金屬箱體，正面為金屬鋼板對開門，如圖2所示。穿柜套管型號為TGZ8A-40.5kVX加強絕緣屏蔽型，連接方式為高壓絕緣管型母線穿入穿柜套管經軟連接線接至100×10銅排，接頭部分采用熱縮絕緣套固定。

對1#主變高、中、低壓側差動保護范圍內一次設備進行檢查后發現，1#主變35kV進線柜501開關進線套管金屬箱體門被故障氣流沖開，且B、C相及C相明顯有對地放電痕跡，且在B相接頭盒接口處有長15mm、寬7mm、深5mm的電弧燒傷痕跡，B相高壓絕緣管型母線電暈放電痕跡如圖3所示。

3　事故分析

圖4　B、C相間距離165mm

圖5　B相穿柜套管未加裝屏蔽線

發生故障的501開關柜B、C兩相高壓絕緣管型母線與軟連接的連接部分使用熱縮絕緣套接頭盒,密封接頭部位直接對應，造成B、C相間距離為165mm，同時測量A、B兩相相間距離為205mm，帶電部位對柜體最小距離為210mm，遠低于標準300mm的規程要求[1]，這是造成本次放電故障的主要原因。如圖4所示。

現場檢查發現：B相電暈電弧放電較為嚴重，所以對B相做了重點檢查，結果發現B相穿柜套管屏蔽線未連接。該開關柜穿柜套管為普通型且穿排孔沒有采取均壓措施，存在局部電場不均勻現象，特別是在陰雨潮濕天氣，極易發生局部電暈放電現象，積累效應加速了穿柜套管的絕緣劣化，發展到一定程度，導致擊穿放電故障發生。如圖5所示。

故障當天當地降大雨，35kV開關室雖然裝有除濕設備但濕度依然高達80%，氣溫由前一天的34℃降低到21℃，造成13℃溫差。開關室內空氣濕度大，空氣中水分進入箱體，絕緣護套更易吸附空氣中的水分和其他導電物質，在絕緣護套表面上形成一層薄薄的導電液膜，使絕緣護套絕緣性能降低。B相穿柜套管屏蔽線的漏裝導致B相電壓不均衡，且B、C相間距離只有165mm，遠遠小于標準(300mm)[1]，在絕緣護套表面上一層薄薄的導電膜、空氣濕度大以及在強電場、B相穿柜套管屏蔽線的漏裝導致的不均衡電場作用等多種因素作用下，致使B、C相兩極間自由電荷急劇增多，兩極間的自由電荷在極間發生撞擊游離，產生 “電子崩”現象，達到放電臨界值時，形成電氣擊穿，密封的金屬箱體內金屬游離急劇增加，致使C相對地及A、B相短路，差動保護動作。

4　事故處理

5月23日16∶40時，根據《輸變電設備狀態檢修試驗規程》要求[2]，對故障部分進行檢查性絕緣試驗、耐壓試驗。具體試驗數據見表1。

表1　絕緣電阻檢測

圖6　增加高壓絕緣隔板效果

圖7　加沖百葉窗效果

由表1可以看出A相對地及對B、C相絕緣較低，但從現場故障看，是由B、C相及C相對地引起放電，鑒于三相穿柜套管有不同程度損傷，更換了三相套管(TGZ8A- 40.5kVX加強絕緣屏蔽型)；對C相軟連接上部電弧燒傷部分進行了更換，對三相熱縮絕緣套接頭盒拆除，使用高壓絕緣扎帶纏扎，相間距離也由原來的最小相距165mm，增大到223mm，增大了相間距離，防止了電暈放電現象；為保障可靠性，相間增加了高壓絕緣隔板；金屬柜體后部拆除更換為高壓絕緣隔板并打孔便于通風，側面金屬板加沖百頁窗通風，對開鋼板門也加沖百頁窗，整個柜體的通風效果得到改善。效果圖如圖6、圖7所示。

5　建議及整改措施

鑒于此類結構的35kV開關柜進線方式比較普遍，公司對此進行摸底排查，發現該變電站2#主變35kV進線柜及過橋母線連接柜存在同樣缺陷。因此建議：

(1)全面開展同類設備的隱患排查工作，并對存在類似問題的設備及時進行改造，從根本上解決此類問題的發生。

(2)加強設備巡視，并針對天氣等情況，及時開展設備特巡。

(3)對所有開關室的除濕裝置進行檢查和維護，并加強運行管理，及時投切開關室除濕裝置，確保開關柜設備良好的運行環境。

(4)在設備招標技術規范書中對導體相間、對地凈距以及穿柜套管及導體絕緣護套的質量材質提出具體要求，并要求制造廠嚴格按技術規范書執行，從源頭上對設備制造質量把關。

(5)加強設備的交接驗收工作，不符合安全穩定運行的設備嚴禁入網運行。

[1] DL/T 404-2007，3.6kV～40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備[S].

[2] Q/GDW 168-2013,輸變電設備狀態檢修試驗規程[S].

[責任編輯：王敏]

Analysis and Treatment of Inner Discharging of 35kV Switch Cabinet

CAOFei-xiang,YAOXin-nian

(StateGridSuzhouPowerSupplyCompany,Suzhou234000,China)

The paper analyzes a fault of 35kV high voltage AC switch incoming cabinet, finds out the cause by analyzing the fault waveform and taking observation on site, and presents the procedure of dealing with fault in detail. The improvement measures and proposals are proposed.

switch cabinet; moistened; discharging; rectification measures

2016- 02- 02

曹飛翔(1984-)，男，安徽宿州人，國網宿州供電公司試化驗班副班長，電力工程師，技師，主要從事變電設備試化驗工作。

姚新年(1968-)，男，安徽宿州人，國網宿州供電公司變電檢修一班班長，高級技師，主要從事變電設備檢修工作。

TM643

A

1672-9706(2016)03- 0031- 03