现场︱35kV开关柜放电原因分析及预控措施
舟山供电公司的研究人员张雄清、林魁等，在2015年第11期《电气技术》杂志上撰文，通过事故和绝缘改造中发现的问题，对KYN系列开关柜放电的原因进行分析，针对存在的问题提出相应的预控措施，减少该类设备的放电事故发生，保证供电可靠性，提高设备的安全运行水平。
随着舟山经济的蓬勃发展，舟山电网不断壮大，KYN系列开关柜在变电站中得到广泛应用。35kV金属封闭式铠装柜,具有结构紧凑、占地面积小等优点，但该型开关柜存在电气安全距离偏小，通风散热不良。
舟山四面是临海，空气湿度和含盐量都非常高，在日常维护中发现开关柜内部绝缘件表面有水珠和盐结晶，运行时开关柜内部存在严重放电现象。
2013年11月至2014年9月，舟山电网发生3起开关柜关于绝缘挡板击穿事故，并对3个变电站进行绝缘改造。通过事故和绝缘改造中发现的问题，对KYN系列开关柜放电的原因进行分析，针对存在的问题提出相应的预控措施，确保供电可靠性，提高设备的安全运行水平。
1、事故案例
案例一：舟山35kV长白变，柜型KYN61-40.5，在2014年6月15日35kV母分开关柜发生B、C相相间短路，如图1所示，事故原因分析如下：由于配电房在海边，现场环境很潮湿，常年受环境影响，开关室内无除湿机，柜内柜外温度存在一定温差，使柜内热空气遇冷形成凝露，设备长时间处于凝露潮湿环境。现场Ⅱ段停电的柜内隔板都有水雾，甚至有水珠，设备长期在潮湿环境中运行，相间隔板有些倾斜，引起爬电导致相间短路事故的发生。
案例二：2014年09月25日，舟山供电公司电气试验班对马峙变35kV开关柜进行开关柜局部放电检测，采用超声波及暂态地电压检测方法检测，检测数据见表1，横向比较见图2。
2014年9月25日，对永跃3572线开关柜进行紧急停电检修，打开开关柜后柜门后，检修人员对开关柜内部设备进行检查处理，经现场人员检查发现永跃3572线线路避雷器C相有部分伞裙对固定绝缘板的绝缘杆有明显放电烧灼痕迹，如图3所示。
图1 35kV母分开关柜
图2 开关柜局部放电检测数据进行横向比较图
表1 35kV开关柜局部放电检测数据
图3 永跃3572线线路避雷器C相
2、开关柜放电原因分析
2.1、电气安全距离偏小
KYN系列的35 kV开关柜应用于室内布置，其装置设计紧凑，从近几年来运行情况看，普遍反映柜体尺寸偏小[1]，相与相之间、相与地之间空气净距小，达不到室内配电装置净距300mm的要求，这是此类装置的先天性缺陷。
2.2、高压设备对绝缘挡板放电
KYN系列开关柜结构一般比较紧凑，很多电气安全距离都达不到要求。一般情况下都会在相与相之间加一层SMC绝缘挡板，以改变电场分布，提高相间绝缘。现场检查经常发现电缆室内的高压设备对绝缘挡板有明显的放电。
由于相间绝缘加入绝缘挡板， B相设备到与A和C设备之间的空气净距进一步缩小，再加之安装不规范，严重的情况下SMC绝缘板与高压设备的外裙边紧贴，从而在高压设备外裙边与SMC绝缘板之间形成小缝隙，如图4所示，给局部放电形成了物理条件。
随着运行年限增加，在湿度、污秽和长时间放电的影响下，绝缘材料的绝缘性能不断下降，最终导致绝缘击穿，引起相间短路，造成电气设备损坏。
图4 35kV流变裙边对绝缘挡板放电
2.3、母排对套管放电
老旧开关柜中使用的套管没有采取屏蔽设计，母排多采用硅橡胶固定。由于硅橡胶与母排不是等电位，硅橡胶与母排之间也存在小缝隙，就会在小缝隙产生局放，局放产生将加速绝缘材料老化、劣化久而久之将对安全运行带来隐患，如图5所示。
还有一些变电所35kV开关柜穿柜套管虽采取屏蔽设计，因安装不当，造成母排对套管放电，如本应该安装的等电位线没有安装或等电位线安装位置和选取的紧固螺栓不当。
图5 母排对套管放电
2.4、安装工艺不良
开关柜内元器件的布置不合理和安装工艺不符合规范也是引发开关柜事故另一重要因素，主要表现在以下几个方面。
第一是固定绝缘挡板的绝缘杆距离母排太近，引起放电，如图6所示。第二是搭接母排未倒角，易形成极不均匀电场，从而引起尖端放电；第三是母排搭接固定螺栓长度过长；第四是绝缘热缩套、热缩罩盒的包封及安装不规范、存在尖端等易引起电晕放电。
图6 绝缘杆距离母排太近引起放电
2.5、防凝露措施不到位
由于KYN系列开关柜是全封闭式结构，没有透气孔，加之柜内通风不畅，当环境温度变化时，易产生凝露，造成绝缘强度降低。
开关柜内由于大量采用了压铸环氧树脂为材料的绝缘部件，尤其是高压电缆外绝缘层、环氧浇注电流互感器、相间绝缘挡板等复合绝缘材料的憎水性较差，若绝缘材料材质不好，空气湿度大且污秽严重，运行中会导致吸潮凝露，导致表面泄露电流增大。
当介质受潮、脏污或有破损时，由于潮湿，介质表面的游离电子增加，引起传导电流增加，绝缘电阻相应降低，绝缘下降到一定程度时即引起局部沿面放电闪络，最终发展成相间短路或接地短路事故[2-3]，如图7所示。
图7 绝缘杆受潮引起沿面放电
3、预控措施
3.1、严把设备选型和验收关
在设备选型时，应考虑舟山特殊的气候，根据统计，舟山供电公司35kV开关柜放电事故的发生一般都与绝缘挡板有关。因此在设备选型时要优先考虑不用绝缘挡板加强绝缘的设备或增加设备相间的距离，对开关柜所用的绝缘材料和热缩材料需提出更高要求，从源头上消除设备安全隐患。
验收是保证安全运行的重要一环，严禁工艺缺陷和技术不成熟的产品入网运行。在验收时，验收人员需对安装工艺严格把关，有必要时需对关键工艺进行出厂见证。
3.2、改善运行环境
在高压开关室，加装除湿设备或其它可靠方法，始终保持开关室内干燥，如220kV渔都变在35kV开关室安装智能温湿度控制器。合理设计开关柜内的加热设备，保证开关柜内的加热设备正常可靠运行，防止高压设备表面发生凝露。
3.3、加强设备的巡视和维护
对于巡视中发现有放电的开关柜，应及时处理。无法停电处理的设备应加强巡视，应降低负荷或其它有效的措施，防止故障扩大。
设备停电检修时，检查温湿度控制器功能是否正常，用酒精擦拭高压设备表面，清扫设备表面的灰尘和潮气，并在绝缘挡板表面涂防污闪涂料或更换绝缘挡板，及时恢复设备的外绝缘，防止设备间发生放电故障。
对开关柜进行维护，能有效的防止开关柜内部放电，但受停电的限制，无法定期进行清扫维护。
3.4、加强开关柜局部放电检测
对开关柜定期开展TEV（暂态对地电压）及超声波检测，通过这种检测能及早发现人闻不能听到的局部放电，做到早发现早处理。
4、结论
在过去的一年里，开关柜因绝缘挡板绝缘性能下降，造成的事故和放电事件，已经屡见不鲜，严重影响电力系统供电可靠性。通过对放电原因的分析，提出相关的预控措施，对防止类似故障发生起到积极作用。
另外，今后在新建变电站时，要严把设备造型和工艺关，同时开展状态检修，定期进行维护和带电检测，把隐患从源头上消除，保证电网安全运行。
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