李豹生

摘 ?要：針對近年來山西地電電網(wǎng)發(fā)生了多起開關(guān)柜故障引起的停電及主設(shè)備損壞事件，部分35KV開關(guān)柜運行中發(fā)生局部放電隱患。在對主要開關(guān)柜生產(chǎn)廠商、型號進行深入調(diào)研，分析了當(dāng)前高壓開關(guān)柜在開關(guān)柜設(shè)計、生產(chǎn)、安裝運維過程中存在的主要不足后，針對性提出改進措施。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜故障;局部放電隱患;改進措施

0引言

通過大量調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在國內(nèi)各類輸配電公司中開關(guān)柜事故占比在電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)非常普遍。本文通過對開關(guān)柜典型故障及放電情況進行分析，結(jié)合國家能源局等部委、國家電網(wǎng)公司等企業(yè)技術(shù)標準規(guī)范對國內(nèi)主要開關(guān)柜生產(chǎn)廠商、型號開展調(diào)研，深入了解、分析了當(dāng)前高壓開關(guān)柜在開關(guān)柜設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)、安裝運維過程中存在的主要不足后，針對性提出改進措施。

1、開關(guān)柜常見缺陷

經(jīng)過分析歸類，國內(nèi)電網(wǎng)目前開關(guān)柜缺陷主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷、加工工藝缺陷、裝配工藝缺陷、絕緣材料缺陷以及運行環(huán)境潮濕等方面。

1.1設(shè)計制造缺陷

（1）開關(guān)柜空氣絕緣凈距離不滿足要求：

這是目前制約國內(nèi)開關(guān)柜安全運行的最主要問題。根據(jù)《3.6kV～40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》（DL/T404-201X）對最小空氣間隙的要求：空氣絕緣凈距離：≥125mm（對12kV），≥300mm（對40.5kV）;以空氣和絕緣板組成的復(fù)合絕緣，帶電體至絕緣板間最小空氣間隙：≥30mm（對12kV），≥60mm（對40.5kV）;《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（DL/T5222-2005）、國家能源局、國網(wǎng)反措都要求35kV開關(guān)柜外絕緣應(yīng)滿足以下條件：空氣絕緣凈距離≥300mm，如開關(guān)柜采用復(fù)合絕緣或固體絕緣封裝等可靠技術(shù)，可適當(dāng)降低其絕緣距離要求。但未明確“適當(dāng)”的具體數(shù)值。

為了統(tǒng)一，《國家電網(wǎng)公司關(guān)于印發(fā)電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)標準差異條款統(tǒng)一意見的通知》（國家電網(wǎng)科〔2014〕315號）：第5條關(guān)于高壓開關(guān)柜空氣絕緣凈距離限制的問題中說明：對于40.5kV開關(guān)柜，采用復(fù)合絕緣，導(dǎo)體間、導(dǎo)體對地絕緣凈距不小于240mm。國家電網(wǎng)最新十八項反措（2018修訂版）12.4.1.2.3條已經(jīng)明確規(guī)定：“新安裝開關(guān)柜禁止使用絕緣隔板，即使母線加裝絕緣護套和熱縮絕緣材料，也應(yīng)滿足空氣絕緣凈距離的要求”。

但是目前大量使用的35kV開關(guān)柜的寬度為1.3m-1.4m，除掉三相母排的寬度，實際上空氣凈距均無法滿足≥300mm的要求。

（2）觸頭盒、套管無屏蔽：

2000年之前生產(chǎn)的開關(guān)柜斷路器觸頭盒、套管未采用屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計，導(dǎo)致內(nèi)部電場強度分布不均勻，易引發(fā)局部放電，長時間的放電使絕緣材料電老化，導(dǎo)致?lián)舸┦鹿实陌l(fā)生。

（3）相間絕緣隔板設(shè)計缺陷：

近年35kV開關(guān)柜逐步實現(xiàn)小型化，造成柜內(nèi)空氣絕緣距離較小，開關(guān)柜廠商在相間增加不規(guī)范的SMC絕緣隔板。不僅減小空氣凈距，還會改變電場分布，更容易產(chǎn)生放電，同時設(shè)計加裝隔板（有時是現(xiàn)場加裝）時還存在結(jié)構(gòu)缺陷，如：1）由于相間絕緣板設(shè)計太長，伸入到電纜室觸頭盒相間搭接處，從而加劇了觸頭盒搭接處小縫隙之間的放電。2）絕緣隔板與柜體連接處存在小縫隙，造成局部放電。

（4）除濕設(shè)計缺陷：

某些開關(guān)柜內(nèi)加熱除濕裝置設(shè)計存在缺陷，不能及時有效排除柜內(nèi)潮氣，容易形成凝露，造成擊穿事故。

1.2裝配工藝缺陷

（1）柜內(nèi)部件與設(shè)計位置有偏移：

由于安裝工藝管控不到位，部分開關(guān)柜內(nèi)部件與設(shè)計位置有偏移，如穿墻套管中母排搭接位置不妥，而且母排不居中，搭接位置的金屬尖端緊挨套管內(nèi)壁。

（2）電場集中部位未采取相應(yīng)措施：

高壓開關(guān)柜內(nèi)的進出線套管、機械活門、母排拐彎處等場強較為集中的部位，應(yīng)采取倒角打磨等措施，防止電場畸變。

（3）柜內(nèi)部件未緊固到位：

部分開關(guān)柜內(nèi)部件，如SMC絕緣隔板、各類緊固螺栓等未緊固，由此造成懸浮電極缺陷，進而產(chǎn)生放電。

1.3選材缺陷

該類缺陷集中在復(fù)合絕緣材料的選型，主要是熱縮套、絕緣隔板等：

（1）復(fù)合絕緣材料壽命較短。

（2）復(fù)合絕緣表面憎水性較差。

（3）部分SMC隔板阻燃性較差。

1.4其他缺陷

（1）運行環(huán)境污穢嚴重，柜內(nèi)元器件表面積污嚴重，導(dǎo)致泄漏電流增大，易加速外絕緣有機材料老化，最終導(dǎo)致?lián)舸┦鹿实陌l(fā)生。

（2）運行環(huán)境濕度大，加之環(huán)境溫度變化時，會產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，易發(fā)生放電現(xiàn)象。

二、開關(guān)柜整改措施

2.1針對絕緣距離不足及絕緣材料缺陷引起的絕緣缺陷：

（1）源頭把關(guān)，新建、擴建工程應(yīng)嚴格按照相關(guān)標準、最新反措進行訂貨和驗收，對產(chǎn)品說明書、型式試驗報告、出廠試驗報告及產(chǎn)品圖紙等資料的準確性和真實性進行核實，同時交接試驗必須嚴格按照相關(guān)標準進行，嚴禁缺漏項，謹防不合格產(chǎn)品進入電網(wǎng)。不盲目追求開關(guān)柜小型化（嚴格執(zhí)行國家電網(wǎng)2018版反措，使用空氣絕緣的，禁止使用絕緣隔板，嚴格空氣絕緣凈距離）。

（2）逐步更換系統(tǒng)內(nèi)不合格絕緣熱縮護套，所用絕緣材料必須通過老化試驗，并提供試驗報告。熱縮絕緣材料老化壽命應(yīng)大于20年。絕緣包封改造不僅應(yīng)滿足防潮、抗老化要求，且包封后不應(yīng)影響母排的通流能力和散熱效果。絕緣護套表面應(yīng)印刷廠家、型號、批次及生產(chǎn)日期。

（3）逐步更換選用經(jīng)試驗合格的絕緣件（絕緣隔板應(yīng)選用耐電弧、耐高溫、阻燃、低毒、不吸潮且具有優(yōu)良機械強度和電氣絕緣性能的材料。要求開關(guān)柜制造廠提供絕緣隔板相關(guān)技術(shù)指標的證明材料。更廣泛地采用新型配方的環(huán)氧樹脂絕緣件，滿足V0級阻燃要求的SMC絕緣板，開關(guān)柜中所有絕緣件裝配前均應(yīng)進行局放檢測，單個絕緣件局部放電量不大于3pC。有條件時，開關(guān)柜外絕緣建議進行凝露條件下的耐壓試驗）

（4）絕緣件表面涂抹憎水材料，SMC絕緣板邊緣采取防潮措施。

2.2針對裝配工藝缺陷導(dǎo)致電場不均勻以及電場集中部位引起的局部放電：

（1）逐步將單屏蔽穿墻套管及觸頭盒更換為雙屏蔽，有效消除電場集中問題，使電場分布均勻。

（2）高壓開關(guān)柜內(nèi)的進出線套管、機械活門、母排拐彎處等場強較為集中的部位，應(yīng)采取倒角打磨等措施，防止電場畸變。

（3）裁剪不必要的絕緣隔板;增大絕緣隔板與柜體間的連接縫隙，避免存在懸浮電位缺陷。高壓開關(guān)柜母線室內(nèi)不應(yīng)采用絕緣隔板，斷路器室不宜采用絕緣隔板。

（4）絕緣護套包裹工藝應(yīng)滿足要求。

（5）針對穿墻套管中母排搭接位置不妥，母排不居中，搭接位置的金屬尖端緊挨套管內(nèi)壁缺陷，合理安排停電檢修，根據(jù)圖紙，重新裝配，并在完工后進行細致檢查。

（6）銅排寬度不得小于靜觸頭直徑。

（7）運維檢修過程中，應(yīng)使用力矩扳手，對開關(guān)柜內(nèi)各緊固螺栓進行緊固，并進行細致檢查。

2.3針對運行中因環(huán)境污穢、潮濕，開關(guān)柜封堵不嚴，通風(fēng)不暢、開關(guān)柜凝露引發(fā)的放電：

（1）定期清掃柜內(nèi)積污。

（2）加熱和去濕功能分離，去濕裝置采用多點布置低功率常投方式。或者適當(dāng)加大目前運行的加熱器功率。因為凝露可能在任何溫度情況下發(fā)生。所以去濕裝置應(yīng)該一直投運。（加熱、驅(qū)潮裝置及控制元件的絕緣應(yīng)良好，裝置與各元件、電纜及電線的距離應(yīng)大于50mm，開關(guān)柜內(nèi)所有的二次導(dǎo)線宜用阻燃型軟管或金屬軟管或線槽進行全密封）。

（3）加強電纜一二次溝至開關(guān)柜密封措施，提高開關(guān)柜防護等級，防止灰塵進入柜體。

（4）配電室內(nèi)外電纜一次溝增加通風(fēng)管路及格柵。特別潮濕的地區(qū)及環(huán)境下可增加大功率軸流風(fēng)機在電纜溝進行通風(fēng)驅(qū)潮。

三、開展開關(guān)柜帶電檢測工作

目前系統(tǒng)內(nèi)未有效開展開關(guān)柜帶電檢測工作（局放及紅外測溫），主要原因是專業(yè)的檢測儀器和人員配置不足且狀態(tài)檢測試驗數(shù)據(jù)管理不規(guī)范，對檢測數(shù)據(jù)缺乏管理，未深入開展開關(guān)柜狀態(tài)評價工作，導(dǎo)致不能及時發(fā)現(xiàn)缺陷。目前除依靠每年度春檢春試發(fā)現(xiàn)問題外，日常依靠運維人員按照周期巡視來發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)存在異響或開關(guān)柜室內(nèi)異味，再根據(jù)個人主觀判斷聲音的大小和異味的輕重來匯報診斷，根據(jù)經(jīng)驗判斷是否停電處理。另外由于開關(guān)柜涉及到配網(wǎng)供電可靠性，很難長時間、大面積停電處理，一般僅對放電聲音較大的個別開關(guān)柜進行積污清掃等簡單的處理工作。無法確保開關(guān)柜局部放電隱患能得到及時發(fā)現(xiàn)和有效處理。根據(jù)能源局及國網(wǎng)反措要求：每年迎峰度夏（冬）前應(yīng)開展超聲波局部放電檢測、暫態(tài)地電壓檢測，及早發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)絕緣缺陷，防止由開關(guān)柜內(nèi)部局部放電演變成短路故障。因此建議有效開展開關(guān)柜帶電檢測工作。

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