高壓開關(guān)柜正常運行意義重大

高壓開關(guān)柜是重要的電氣設(shè)備，其運行狀況直接影響著電力系統(tǒng)的安全效益和經(jīng)濟效益，已經(jīng)成為新時期人們關(guān)注的焦點。相關(guān)資料顯示，我國35kV高壓開關(guān)柜故障主要是由于絕緣水平較低、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理、雷電天氣等造成，在很大程度上限制了開關(guān)柜的安全性、可靠性和有效性。對35kV高壓開關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，在當前電力設(shè)備安全管理中刻不容緩。

圖1　35kV高壓開關(guān)柜電纜室結(jié)構(gòu)圖

35　kV高壓開關(guān)柜故障分析

本次研究的過程中選用的35kV高壓開關(guān)柜主要包括電纜室、母線室、手車室、低壓室，其電纜室內(nèi)設(shè)備布局如圖1所示。2015年本公司所運行的該高壓開關(guān)柜使用的過程中接連不斷地出現(xiàn)絕緣擊穿、觸頭燒毀、短路故障，在對上述故障進行分析后可以發(fā)現(xiàn)：

高壓開關(guān)柜中線路短路，母排、絕緣熱縮套嚴重燒毀。35kV高壓開關(guān)柜設(shè)置的過程中母排與絕緣熱縮套的距離僅為230mm，設(shè)計距離小于安全距離，這導致線路短路后母排、絕緣熱縮套、母線橋后柜出現(xiàn)嚴重損壞。

高壓開關(guān)柜內(nèi)母排線路發(fā)生閃絡(luò)，閃絡(luò)部位線路非常潮濕。絕緣線路或絕緣件使用過程中很容易附著塵埃，當空氣中的濕度達到一定程度后，絕緣線路或絕緣件上附著的塵埃與水分作用，導致線路或絕緣件發(fā)生閃絡(luò)，很容易造成絕緣線路或絕緣件擊穿。故障中35kV高壓開關(guān)柜內(nèi)濕度較大，尤其是在閃絡(luò)部位，濕度達到83%。

高壓開關(guān)拒內(nèi)母排線路電氣連接處燒毀明顯，電氣連接處采用的是14×50cm螺栓，電氣連接處并未做絕緣加強處理，絕緣密封不好，導致連接處有銅排裸露，剝除燒毀的螺栓連接處的絕緣熱縮套，可以發(fā)現(xiàn)連接處銅排接觸面有空隙，可見連接處螺栓并未緊固牢靠，以致連接處發(fā)熱出現(xiàn)燒毀故障。

高壓開關(guān)柜采用的是小車式斷路器，而斷路器動觸頭采用的梅花觸頭，當動觸頭插入靜觸指時，觸頭的外圓柱面與眾多觸指的內(nèi)圓弧面接觸不吻合，導致接觸的面積很小。這與小車式斷路器多次操作拉出推進或者小車式斷路器檢修后并未做細致的觸頭位置調(diào)整有關(guān)，最終導致觸頭連接處觸頭發(fā)熱造成故障。

高壓開關(guān)柜出線采用的單芯電纜出線，單芯電纜采用一端接地，故障后發(fā)現(xiàn)電纜兩端并未做接地，長期運行導致單芯電纜發(fā)熱，最終電纜頭擊穿，造成高壓開關(guān)柜內(nèi)其它設(shè)備也出線短路故障，當然不排除電纜頭制作工藝存在問題。

高壓開關(guān)柜出線側(cè)多為較長線路，線路側(cè)T接用戶也較多。這就必不可免地會使35kV系統(tǒng)存在高次諧振現(xiàn)象，諧振帶來的不穩(wěn)定高電壓會使開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備之間發(fā)生擊穿、短路燒毀故障。

35　kV高壓開關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)的改進

高壓開關(guān)柜設(shè)備布置的優(yōu)化

（1）35kV高壓開關(guān)柜避雷器設(shè)置的過程中要在原有距離基礎(chǔ)上進行調(diào)整，將其布置成“品”字形，設(shè)置各避雷器相間距離305mm，中間相突出150mm，這樣才能夠保證35kV高壓開關(guān)柜避雷器的安裝工藝需求，保證35kV高壓開關(guān)柜內(nèi)導體之間的電氣距離在安全范圍內(nèi)。與此同時，絕緣設(shè)計時還要取消側(cè)柜門加強筋，在35kV高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)置350mm觸頭間距的接地刀閘，從而使導體之間的電氣距離超過300mm。

（2）35kV高壓開關(guān)柜母排設(shè)置的過程中要將原有的并列母排調(diào)整為間錯母排，其調(diào)整后的狀況見圖2。上述調(diào)整加大了母排與絕緣熱縮套和母線橋后柜的距離，增加了導體之間的電氣距離，大大提升了35kV高壓開關(guān)柜的安全性。除此之外，還要對開關(guān)柜的出線柜進行調(diào)整，在該結(jié)構(gòu)中設(shè)置2CT結(jié)構(gòu)且控制CT的相間距離超過60mm。

（3）35kV高壓開關(guān)柜出線電纜的優(yōu)化。由電纜故障引起的故障延伸，可對出線電纜頭的制作時嚴格把關(guān)，電纜頭連接時處理好電纜應(yīng)力錐處的安全距離，不得小于300mm，可將電纜頭與開關(guān)柜其它設(shè)備用絕緣擋板隔開。

圖2　35kV高壓開關(guān)柜母排間錯的設(shè)置狀況

高壓開關(guān)柜設(shè)備材料優(yōu)化

材料及工藝的優(yōu)化能夠從根本上提升35kV高壓開關(guān)柜的絕緣效果，提升設(shè)備裝置的絕緣性，對減少35kV高壓開關(guān)柜故障具有至關(guān)重要的作用，其主要包括：

設(shè)備絕緣性能的強化。設(shè)備絕緣性能的強化首先要提升電流互感器的絕緣性能，選用強絕緣型電流互感器代替普通電流互感器。這類電流互感器CT尺寸較小，設(shè)備周圍保護裙邊的范圍較大，既加強了絕緣效果，又實現(xiàn)了對周圍接頭的保護。其次，要對觸頭盒的材料進行優(yōu)化，依照F-V0級阻燃指標選取強絕緣型、強阻燃型觸頭盒。

母排材料的優(yōu)化。由于本次故障中母排套管及觸頭盒中存在大量污垢且出現(xiàn)閃絡(luò)損毀，更換過程中要在原有基礎(chǔ)上選取強絕緣性材料，對其絕緣效果進行提升。與此同時，還要可適當在外部設(shè)置防塵裝置，從而降低閃絡(luò)發(fā)生的可能性。此外，母線銅排的絕緣性也要適當強化。可使用強絕緣型熱縮套進行保護，對銅排實施硫化處理并附加環(huán)氧樹脂粉末，從而提升絕緣和散熱等級。

電氣連接（接觸）部分的優(yōu)化。由于發(fā)生的故障中電氣連接部分都是因為接觸不良或者接觸面小發(fā)熱引起燒毀。因此將小車式斷路器的梅花觸頭接觸方式改為拉簧式觸頭，可肉眼觀察動靜觸頭實際位置，方便調(diào)整；將母排連接處的螺栓更換為14×30cm電氣螺栓，并對連接處做加強絕緣的處理。

高壓開關(guān)柜除濕能力的優(yōu)化

提升35kV高壓開關(guān)柜除濕能力時可以依照35kV高壓開關(guān)柜安全指標要求適當在高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)置加熱器或增加除濕孔。

加熱器可以設(shè)置在母線倉、CT 室、開關(guān)手車室等位置處，依照除濕要求適當選取功率和數(shù)量。本次高壓開關(guān)柜內(nèi)濕度較高，因此優(yōu)化設(shè)置的過程中在母線倉、CT 室、開關(guān)手車室內(nèi)均設(shè)置2只150W加熱器，從而保證能夠高效除濕，使35kV高壓開關(guān)柜內(nèi)濕度在安全范圍內(nèi)。

除濕孔可以設(shè)置在35kV高壓開關(guān)柜柜頂處，要盡量保證開關(guān)柜電纜室、母線室內(nèi)空氣的流通。本次高壓開關(guān)柜內(nèi)濕度較高，因此除在35kV高壓開關(guān)柜柜頂處設(shè)置專用通氣除濕口外，還在開關(guān)柜面板、母線倉、柜頂、后柜門上設(shè)置了大量的除濕孔，并設(shè)置了相應(yīng)的防護裝置。

高次諧波的優(yōu)化

對可能引起高次諧波的方式加以研究。防止人為操作過電壓，以及合理增加用戶數(shù)量，在用戶減少的情況下，可投入電容器。也可對35kV系統(tǒng)中性點加裝消弧線圈成套裝置，以便提高35kV系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

35kV高壓開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中要把握好設(shè)備布置的優(yōu)化、設(shè)備材料的優(yōu)化，要從上述兩方面出發(fā)提升高壓開關(guān)柜導體之間的電氣距離，增強開關(guān)柜絕緣效果，從而保證其順利運行。與此同時，還要做好除濕防護、高次諧振的防護對35kV高壓開關(guān)柜空氣濕度、過電壓進行控制，降低外部指標以及過電壓對高壓開關(guān)柜絕緣性能的影響，從而減少其運行故障。