廣東電網(wǎng)有限責任公司珠海供電局 肖鍶睿

1 引言

海島變電站開關柜在實際的運行過程中，受海島環(huán)境以及季節(jié)交替等因素的影響，若開關柜出現(xiàn)事故時，不僅會導致電能輸送中斷，還會安全事故導致設備故障。某110kV 海島變電站承擔著大陸主電網(wǎng)與各海島配電網(wǎng)，讓海島居民享受同網(wǎng)同價的福利。為此，本文對海島35kV變電站開關柜的應用優(yōu)化、安全運維展開討論。

2 海島110kV 變電站開關柜的常見運行異常

在海島變電站35kV 開關柜的正常運行過程中，濕度過高、鹽分附著是影響開關柜正常運行的主要因素。造成開關柜運行隱患主要因素是海島變電站建筑物密封不嚴，缺少防潮隔離措施[1]。在長時間濕度過高、鹽分附著的影響下，35kV 開關柜內(nèi)逐漸出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，內(nèi)部絕緣部件絕緣性能下降，開關柜表面油漆逐漸生銹進一步影響開關柜密封，影響開關柜安全穩(wěn)定運行。

3 海島35kV 變電站開關柜的運行異常原因分析

3.1 環(huán)境因素

海島變電站四面環(huán)海，濕度高、鹽分附著影響嚴重，海島變電站開關柜運行環(huán)境惡劣。2022年4-5月濕度曲線如圖1所示。高壓室內(nèi)空調(diào)與抽濕機不間斷運行的情況下，濕度依然有接近甚至超過60%的情況，這主要原因是由于冬春交替季節(jié)變化導致濕度上升造成。

圖1 2022年4～5月濕度曲線

開關柜中的絕緣子起到帶電導體的支撐作用，長期在高鹽高濕的環(huán)境運行下，內(nèi)部逐漸附著鹽分，產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。若局部放電長期發(fā)展，將會對絕緣子的絕緣能力產(chǎn)生影響[2]。此外，開關柜外部金屬殼在潮濕的環(huán)境下也容易生銹，造成表面油漆發(fā)脆容易脫落，如圖2所示。

圖2 開關柜受潮影響情況

開關柜的外殼油漆布滿生銹的麻點。在內(nèi)部絕緣子支撐瓷瓶表面布滿鹽分，螺絲生銹產(chǎn)生碎屑脫落。因此，開關柜的運行環(huán)境對開關柜影響開關柜內(nèi)絕緣情況，需要時刻關注高壓室內(nèi)的濕度情況，避免局部放電進一步發(fā)展。

3.2 高壓開關室設計問題

海島變電站的設計沿用常規(guī)變電站設計，在高壓室的建設時候并未針對海島運行環(huán)境進行優(yōu)化，未針對性進行高壓室的密封設計，隔離高鹽分與潮濕空氣進入。在除濕設備方面，亦未安裝海島專用的空調(diào)，故障失效之后起不到有效的除濕作用[3]。

開關柜出線海底電纜，島上電纜層在海平面以下，潮濕空氣通過站外電纜溝至電纜層侵入開關柜內(nèi)。高壓室地下電纜層與站外電纜溝之間未做密封處理，無法隔絕潮濕空氣攜帶鹽分侵入。

4 實際局放異常案例測試分析

4.1 測試背景

2020年4月19日某公司在海島變電站35kV 開關柜日常局放測試中，發(fā)現(xiàn)328、315開關柜母線室有局放信號，已聯(lián)系廠家將于次日攜帶超聲波局放成像儀到場進行精準測試與分析。

4.2 測試情況

2020年4月21日，對35kV 開關柜局放異常進行現(xiàn)場復測，共發(fā)現(xiàn)4處明顯局放信號，使用英國EA及上海華乘T90局放儀測試結果與廠家所帶來的超聲波局放成像儀一致。

對35kV 備用線315開關柜進行檢測，發(fā)現(xiàn)該柜母線室存在明顯的超聲波信號，信號幅值介于22～30dB，信號穩(wěn)定且持續(xù)，判定柜子中后部存在放電現(xiàn)象。35kV 備用線315局放點如圖3所示。

圖3 35kV 備用線315局放點

對35kV 備用線328開關柜進行檢測，發(fā)現(xiàn)該柜母線室有明顯且持續(xù)穩(wěn)定的超聲信號，信號幅值介于24～30dB；對35kV I、II 母聯(lián)絡母線也有明顯的超聲波信號，信號幅值介于9～11dB，存在局放現(xiàn)象；對35kV 海東線327開關柜進行檢測，發(fā)現(xiàn)該柜后下部電纜室內(nèi)部存在明顯的超聲波信號，信號持續(xù)穩(wěn)定，幅值介于13～18dB。35kV 備用線328局放點如圖4所示。

圖4 35kV 備用線328局放點

4.3 測試總結

一是本次測試共發(fā)現(xiàn)明顯局放點4個，其中35kV 備用線328開關柜母線室、35kV 備用線315開關柜母線室超聲波局放信號較大。

二是開關柜母線處于開關柜的中部，日常運維無法直接測試，兩個局放信號較大點均為邊柜，35kV I、II 母聯(lián)絡母線是處于邊位，容易檢測及發(fā)現(xiàn)異常，其他非邊位開關柜的母線可能同樣存在放電也難以被發(fā)現(xiàn)。進入35kV 開關柜室內(nèi)時會立刻明顯聞到臭氧味，說明里面應該有明顯放電現(xiàn)象，初步判斷開關柜放電位置不止一處。

4.4 放電機理分析

綜合35kV 海桂線C 相線路側絕緣過低耐壓排查過程出現(xiàn)的放電情況、停電更換海桂線袖套處理時發(fā)現(xiàn)袖套內(nèi)引接銅排存在銅綠銹、母線處理過程中發(fā)現(xiàn)絕緣袖套及絕緣擋板表面粘附鹽分較多及快速凝露、母線耐壓過程中母線對袖套及絕緣擋板間隙放電等情況，如圖5所示。

圖5 35kV 海桂線內(nèi)部受潮情況

造成開關柜內(nèi)產(chǎn)生局部放電的原因是高壓室內(nèi)濕度大且鹽分高，潮氣凝露、鹽分粘附在絕緣袖套及絕緣隔板上而致其絕緣下降導致放電。當設備運行溫度升高，凝露消失導致放電減小或消失，絕緣件上所累積鹽分隨著增長而增多，其放電必然增多。當設備停電后產(chǎn)生凝露，恢復送電時容易閃絡[4]。

因此，引起室內(nèi)設備凝露及積鹽的根本原因是該高壓室防潮措施不足，依靠空調(diào)無法起到防潮作用，高壓室內(nèi)無專用抽濕裝置且通風口密封不嚴，開關柜自身有縫隙，潮濕空氣、鹽分容易通過開關柜地板的接縫處入侵其內(nèi)，并逐步擴散至柜內(nèi)各處。

5 開關柜解體大修與高壓室防潮改造

由于海島潮濕環(huán)境，決定對35kV 高壓室進行改造。一是斷路器室的二次電纜進線孔和電纜室的增加封板，以防止潮氣從電纜溝進入；二是在開關柜內(nèi)各隔室頂部開百葉窗通風孔，柜內(nèi)加裝防凝露除濕裝置及抽濕裝置；三是開關柜內(nèi)部改造，更換不滿足要求絕緣配件，取消絕緣檔板；四是對新安裝絕緣件的縫隙涂刷PRTV 進行填充，以保證等電位聯(lián)接。開關柜改造如圖6所示。

圖6 開關柜改造

根據(jù)施工方案，需要對24面開關柜內(nèi)的零部件進行更換，對35kV 母線進行輪停，工期前后共計10d。更換完成后對檢修的母線設備進行母線絕緣電阻測量，母線交流耐壓試驗及局放測試。在現(xiàn)場施工過程中，對開關柜進行拆解后發(fā)現(xiàn)，穿墻套管絕緣子上附著大量的鹽分。在鹽分與潮濕空氣的作用下，金屬導體表面有嚴重的生銹痕跡，并且發(fā)現(xiàn)局部放電的痕跡。同時，還對高壓室大門進行改造更換，在原有大門前加裝防潮門，減少開關門時候的空氣交換，進一步減少潮濕空氣進入35kV 高壓室。

6 結語

電力設備運行環(huán)境中的潮濕、積鹽是影響海島電氣設備穩(wěn)定運行主要因素，在封閉式結構的開關柜內(nèi)，柜內(nèi)空氣流動性差，濕氣易凝結，而且高壓開關室與電纜溝密封不嚴也會導致濕氣沿縫隙進入設備內(nèi)，從而出現(xiàn)在絕緣介質(zhì)受到高壓作用時導致出線絕緣性能下降，出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象。