何韻

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人民生活水平大幅提升，對(duì)于電力資源的需求越來(lái)越大，這不僅要求供電企業(yè)要保持充足的電力能源供應(yīng)，同時(shí)也要充分保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，降低電力系統(tǒng)發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。35kV開(kāi)關(guān)柜的主要作用是控制與保護(hù)電路，目前，在變電站中35kV開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用比較廣泛，且配套技術(shù)也比較成熟，但是受設(shè)計(jì)、安裝以及運(yùn)維等方面的影響，35kV開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行過(guò)程中也出現(xiàn)了比如局放超標(biāo)等多種故障，影響了變電站的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：35kV;開(kāi)關(guān)柜;常見(jiàn)故障;預(yù)控措施

35kV開(kāi)關(guān)柜優(yōu)點(diǎn)很多，如噪聲小、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、環(huán)境適應(yīng)性高、體積小等。然而，近些年來(lái)，隨著35kV開(kāi)關(guān)柜數(shù)量的持續(xù)攀升，在實(shí)際運(yùn)行中，由于各種因素的影響，出現(xiàn)了一系列的故障問(wèn)題。因此，分析35kV開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障及其相應(yīng)的預(yù)控措施是非常有必要的。文章以某變電站一起35kV開(kāi)關(guān)柜故障事故為例，重點(diǎn)分析35kV開(kāi)關(guān)柜的常見(jiàn)故障，并研究相關(guān)的預(yù)控措施。

1、35kV開(kāi)關(guān)柜故障事故概述

某變電站在一次雷雨天氣中，雷響之后35kV高壓室傳出爆炸聲，35kV母聯(lián)300開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置過(guò)流I段動(dòng)作跳閘。變電站值班工作人員巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)間隔出有明顯熏黑的痕跡，此時(shí)值班工作人員接到調(diào)度指令，要求將35kV線路停運(yùn)。檢修人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)35kV母聯(lián)300TA小車三相觸頭絕緣套已發(fā)黑，且下動(dòng)觸頭臂與柜內(nèi)靜觸頭護(hù)罩的金屬擋板處都存在放電痕跡，35kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部存在一層薄薄的水霧，檢修人員初步判斷觸頭臂對(duì)金屬擋板放電可能是開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的水霧所致。此前，該地區(qū)部分變電站曾出現(xiàn)過(guò)35kV開(kāi)關(guān)柜受潮導(dǎo)致出現(xiàn)局部放電、局放超標(biāo)等故障。

2、故障原因分析

檢修工作人員首先對(duì)35kV線路的I、II段母線銅排的絕緣值進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果接近于0。拆開(kāi)母排柜的蓋板進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁上附著有水珠，并且母聯(lián)300TA柜A相穿墻套管屏蔽線已經(jīng)燒斷，經(jīng)觀察屏蔽線的絕緣外套上存在壓痕，猜測(cè)是安裝施工時(shí)壓傷，用毛巾擦干水珠后，再次遙測(cè)絕緣，雖然檢測(cè)結(jié)果顯示絕緣值比較低，但是相較于處理前產(chǎn)生了明顯變化。35kV開(kāi)關(guān)柜安全運(yùn)行要求絕緣值不低于1000MΩ，雖然處理后測(cè)試結(jié)果有所變化，但是顯然無(wú)法達(dá)到運(yùn)行要求。該變電站35kV開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境要求濕度在70%以下，否則可能會(huì)引發(fā)開(kāi)關(guān)柜故障，此次故障事故發(fā)生時(shí)，開(kāi)關(guān)柜所處環(huán)境中的濕度超過(guò)90%以上，明顯超過(guò)開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行要求，導(dǎo)致設(shè)備絕緣值大幅降低，在雷雨天氣中，線路中的過(guò)電壓會(huì)傳遞至變電站，并通過(guò)設(shè)備絕緣的薄弱部位對(duì)開(kāi)關(guān)柜放電?？偟膩?lái)說(shuō)，此次故障事故與設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境、安裝施工以及設(shè)備的技術(shù)參數(shù)等多方面因素有關(guān)。

2.1變電站高壓室防潮處理不合格

該變電站在高壓室墻體上裝有2臺(tái)抽風(fēng)機(jī)，主要是排出高壓室內(nèi)有害氣體，然而在安裝時(shí)未考慮到防潮問(wèn)題，沒(méi)有采取任何防潮措施，導(dǎo)致潮濕天氣通過(guò)風(fēng)機(jī)孔會(huì)進(jìn)入潮氣，增加高壓室內(nèi)濕度。同時(shí)在高壓室內(nèi)也沒(méi)有配備相應(yīng)的除濕設(shè)備，一旦室內(nèi)濕度增加，短時(shí)間內(nèi)難以快速降下來(lái)，最終會(huì)影響到設(shè)備的絕緣能力。

2.2開(kāi)關(guān)柜的絕緣距離不夠

根據(jù)GB50060的規(guī)定，35kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的帶電設(shè)備與開(kāi)關(guān)柜柜體最小絕緣距離為300mm，而經(jīng)實(shí)地測(cè)量，帶電設(shè)備與開(kāi)關(guān)柜間的距離僅200mm，設(shè)備廠家出于縮小開(kāi)關(guān)柜尺寸的考慮，縮短了最小絕緣距離，僅在導(dǎo)體外部增加了絕緣套來(lái)彌補(bǔ)這一缺陷，但是隨著開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行，絕緣套受熱老化，其絕緣性能必然下降，從而影響到設(shè)備性能。

2.3安裝施工質(zhì)量問(wèn)題

檢修人員在對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，屏蔽線存在壓傷，并且母排存在尖角，在施工時(shí)未作打磨處理。而這些尖角是電場(chǎng)強(qiáng)度最大的部位，若線路中出現(xiàn)過(guò)電壓就可能對(duì)絕緣薄弱部位放電。

3、預(yù)控措施

3.1改善35kV開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境

結(jié)合此次故障事故以及該地區(qū)同類型故障事故來(lái)看，此類故障發(fā)生時(shí)均為潮濕天氣或者雷雨天氣，潮濕空氣進(jìn)入變電站高壓室，導(dǎo)致高壓室環(huán)境濕度升高，進(jìn)而影響到設(shè)備絕緣性能。針對(duì)該變電站的情況，首先需要切斷高壓室流入潮濕空氣的通道，即抽風(fēng)機(jī)的風(fēng)孔以及通風(fēng)窗，抽風(fēng)機(jī)的風(fēng)孔可以在外部安裝活動(dòng)百葉，抽風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)百葉閉合，阻止潮濕空氣進(jìn)入;抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，活動(dòng)百葉打開(kāi)，保持空氣流通，即便潮濕空氣進(jìn)入高壓室，在抽風(fēng)機(jī)作用下也會(huì)被抽出。這種做法的優(yōu)勢(shì)在于不僅可以起到阻止潮濕空氣的作用，同時(shí)也能兼顧高壓室通風(fēng)需求。通風(fēng)窗可以安裝活動(dòng)玻璃，僅在高壓室需要通風(fēng)時(shí)打開(kāi)，其余時(shí)間保持閉合狀態(tài)，從而阻止潮濕空氣進(jìn)入。此外，考慮該地區(qū)的空氣濕度較大，尤其是每年的雨季，為了確保高壓室的絕對(duì)濕度保持在規(guī)定的范圍，必須采取措施吸收掉高壓室內(nèi)的潮濕空氣。因此，需要高壓室安裝空調(diào)，在雨季來(lái)臨時(shí)，定時(shí)打開(kāi)空調(diào)除濕功能，從而使高壓室的環(huán)境濕度保持恒定。此外，檢修人員在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)壁上凝結(jié)有水珠，這主要是由于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部相對(duì)封閉，頂部沒(méi)有開(kāi)通氣孔。因此，在開(kāi)關(guān)柜的頂部安裝風(fēng)機(jī)，若潮濕空氣進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部，則風(fēng)機(jī)會(huì)將其排出，使開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部保持相對(duì)干燥的狀態(tài)，避免水珠凝結(jié)。

3.2處理各相導(dǎo)體間距問(wèn)題

在該變電站中，發(fā)生此類故障事故與最小絕緣距離不夠也有密切關(guān)系，但是由于該變電站已經(jīng)建成投入使用，若需要改變開(kāi)關(guān)柜的整體結(jié)構(gòu)，造成的影響范圍較大。因此，嘗試采用其他措施彌補(bǔ)這一缺陷。設(shè)備受潮后，其絕緣性能會(huì)大幅下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于開(kāi)關(guān)柜安全運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。因此，更換開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的所有靜觸頭護(hù)罩以及穿墻套管，選擇絕緣性能優(yōu)良的元件。同時(shí)也要沿用設(shè)備廠家采用的強(qiáng)化措施，即在導(dǎo)體外部加設(shè)絕緣套，對(duì)老化絕緣套全部更換。此外，在開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行過(guò)程中，要定期檢查上述各項(xiàng)元件，發(fā)現(xiàn)絕緣性能下降要及時(shí)更換，避免引發(fā)故障。

3.3對(duì)母排上的尖角進(jìn)行打磨處理

對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)整個(gè)母排進(jìn)行檢查，有尖角的部分必須進(jìn)行打磨處理，從而改變母排尖角部位電場(chǎng)分布，避免絕緣薄弱位置放電。

3.4安裝線路避雷器

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，該地區(qū)此類事故的發(fā)生多與雷雨天氣有關(guān)，因雷擊所造成的線路中的過(guò)電壓會(huì)擊穿開(kāi)關(guān)柜內(nèi)絕緣薄弱部位，同時(shí)還可能直接導(dǎo)致電力設(shè)備損毀。因此，采取相應(yīng)的防雷措施極為必要。在開(kāi)關(guān)柜中配備線路避雷器，可以有效防護(hù)出線間隔，不僅可以避免雷擊造成電力設(shè)備損毀，同時(shí)也能限制因雷擊產(chǎn)生的過(guò)電壓，避免開(kāi)關(guān)柜薄弱部位被擊穿出現(xiàn)局放超標(biāo)等故障，有效降低故障發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

3.5選擇新型開(kāi)關(guān)柜技術(shù)

C-GIS開(kāi)關(guān)柜采用新型技術(shù)，在焊接鋼板的柜體內(nèi)設(shè)置間隔，以三相共箱式的方式將接地開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)以及斷路器等高壓元件裝入柜體內(nèi)，同時(shí)，柜體內(nèi)的絕緣介質(zhì)是比大氣壓高一些的SF6或者SF6/N2混合氣體[3]，從而在35kV開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行過(guò)程中可以降低外界環(huán)境因素對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的影響，避免因觸頭接觸不良或者是開(kāi)關(guān)柜內(nèi)存在局部放電等故障，進(jìn)而影響到開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)，全面提升35kV開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行的可靠性與安全性，全力保障電力供應(yīng)。

4、處理效果分析

通過(guò)采取上述幾項(xiàng)措施，使得該變電站高壓室的環(huán)境濕度持續(xù)保持在70%以下，符合35kV開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行條件，經(jīng)檢修人員再次測(cè)試，開(kāi)關(guān)柜的絕緣電阻值都超過(guò)1000MΩ，符合變電站運(yùn)行條件。測(cè)試完成后，該變電站開(kāi)始對(duì)35kV開(kāi)關(guān)柜送電，并采用局部放電測(cè)試儀器進(jìn)行檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)存在局部放電的情況，此外，由于加裝了線路避雷器，并采取了防潮措施，該變電站運(yùn)行至今未出現(xiàn)此類事故，表明采取的措施具有顯著效果。

5、結(jié)語(yǔ)

從此次故障事故當(dāng)中可以看出，35kV開(kāi)關(guān)柜雖然應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，相關(guān)技術(shù)比較成熟，但是由于受多種因素的影響，仍存在較高的故障風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)于35kV開(kāi)關(guān)柜的安裝調(diào)試、運(yùn)維管理工作要高度重視，定期利用局放測(cè)試設(shè)備以及紅外測(cè)溫設(shè)備等監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的缺陷或者故障并采取措施，從而確保其處于安全的運(yùn)行環(huán)境中。

參考文獻(xiàn)

[1]張雄清，林魁，林毅，等.35kV開(kāi)關(guān)柜放電原因分析及預(yù)控措施[J].電氣技術(shù)，2015，16（11）：111-113.

[2]潘樑垚.預(yù)防35kV金屬封閉式開(kāi)關(guān)柜事故的措施探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（5）：182.

[3]董祥淵，王賽豪，段曉輝，等.高壓開(kāi)關(guān)柜溫升超標(biāo)原因分析及預(yù)防措施研究[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2017（9）：96-97.

[4]楊雷.35kV開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)溫升故障及處理措施分析[J].科技與企業(yè)，2013，10：350.

[5]王晨.開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行過(guò)溫原因分析與控制手段研究[J].電力設(shè)備管理，2020，（12）：171-173+176.

[6]馬鴻生.10kV高壓開(kāi)關(guān)柜故障與維修[J].中國(guó)設(shè)備工程，2020，（19）：41-42.

[7]潘志騰.10kV開(kāi)關(guān)柜故障成因分析及處理措施[J].光源與照明，2020，（09）：57-58.

[8]張慶軍，余萬(wàn)興，趙侃，吳群燕.高壓開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障和檢修維護(hù)[J].科技風(fēng)，2020，（23）：128.