摘要： 文章对一起35kV开关柜故障的原因进行了分析。 对开关柜的运行环境和技术参数进行了探讨， 得出高压室湿度过大和开关柜绝缘距离偏小是事故的根本原因 ， 提出了可行的改进措施， 运行结果表明了措施的有效性。
关键词： 开关柜； 绝缘电阻； 绝缘距离； 除湿
引言
开关柜由于占地面积小 ， 性能稳定 ， 易于维管理等优点 ， 在变电站中得到了广泛的应用 。目前 ， 10kV开关柜经过多年的发展 ， 其技术已经相当成熟 ， 新建变电站 10kV设备基本全部采用开关柜 。 虽然 35kV开关柜也广泛应用于变电站 ， 其技术在近些年有了较大进步 ， 但在设计 、安装和运行维护等方面仍存在着不同程度的问题 。 近几年 ， 广东部分地区 35kV开关柜多次发生因受潮引起局部放电和局放超标等现象 ， 存在安全隐患 ， 影响了电网的安全运行 。 本文介绍了一起因 35kV开关柜受潮而引起的事故 ， 分析了事故的原因并给出了解决方法 。
1 事故概述
2013 年 05 月 08日 ， 某 35kV变电站当地为雷暴雨天气 ， 在雷声响后 ， 35kV高压室传来爆炸声 ， 同时 35kV母联 300开关保护装置过流 I段动作跳闸 。 值班人员巡视发现 35kV母联 300间隔有明显熏黑痕迹 ， 随后值班人员接调度指令， 依次将该站 35kV和 10kV线路停运 。
相 关 班 组 人 员 立 即 到 站 进 行 检 查 ， 发 现35kV母联 300TA小车三相触头绝缘套已发黑 ，且下动触头臂与柜内静触头护罩的金属挡板处均有明显的放电痕迹 ， 柜内部件表面存有薄水雾 ，初步判断是由于柜内凝露水珠导致触头臂对金属挡板放电 [1]。
2 原因分析
为查找故障的原因 ， 检修班组分别对 3 5 k VI 、 I I 段母排摇测绝缘 ， 绝缘值接近 0 。 随后拆开母排柜盖板检查 ， 发现母排柜内壁附着较多水珠 ， 且母联 300TA柜 A相穿墙套管屏闭线烧断（ 屏蔽线绝缘外套有压痕 ， 应在施工过程中已压伤 ）， 母排存在很多尖角 。 经简单干燥 （ 用毛巾擦拭表面水珠） 处理后 ， 分别对各个间隔遥测绝缘 ， 每个间隔的绝缘都较低， 但比简单干燥之前有较大变化， 其中某间隔结果如下 ：
从表 1 可以看出 ， 该站开关柜的绝缘很低 ，与规程要求的大于 1000 MΩ差距较大 ， 不能投入运行。
该型号开关柜要求其运行环境湿度不大于70% ， 但事故当天高压室相对湿度接近 90% ， 远超过了设备的要求 ， 从而导致设备的绝缘能力大大下降 ， 绝缘裕度减小 ， 当出现雷电时 ， 线路上的过电压传递到变电站 ， 导致设备的绝缘薄弱处（ 如母排尖端 ） 对柜体放电 。 因此 ， 该次事故是由设备运行环境、 设备技术参数和施工质量共同引起的 ， 下面做逐一分析 [2]。
2.1 高压室防潮封堵不合理
该站高压室在墙体上安装有 2个抽风机 ， 用于排出室内的有害气体， 但该风机处没有采取任何防止潮气进入的措施， 使得潮湿天气湿气很容易通过风机孔进入高压室 。 高压室内也没有安装空调或抽湿机等除湿设备 ， 使得外部环境进入的湿气不能被清除 ， 增加了室内的相对湿度 ， 开关柜的运行环境湿度在潮湿天气很容易大于 70%，从而造成设备绝缘能力下降 。
该类型开关柜的母线室没有安装加热器 ，35kV母线室无通风孔 ， 进入开关柜的湿气在工作区内随热源产生的热量被加热 ， 密度减小而向上流动 ， 暖空气向开关柜顶部运动 ， 当遇到开关柜顶部冷的物体时就容易凝结成水珠甚至汇集成小水流 ， 使得设备绝缘能力大大下降 ， 当遇到过电压侵袭时就可能放电 。
2.2 开关柜绝缘距离不足
与 10kV开关柜相比 ， 35kV开关柜布置更为紧凑 ， 为达到既减小柜体尺寸又能保证设备绝缘 ， 国标GB50060规定了开关柜内带电体与柜体的最小绝缘距离 ， 如表 2所示。
从上表可以看出 ， 3 5 k V开关柜相间距应大于 300mm ， 厂家为缩小柜体尺寸并没有严格执行该标准 ， 实际测量只有 200mm 。 为保证绝缘满足要求 ， 厂家采取在导体外部增加热缩绝缘套的加强措施。 这种措施虽然在设备出厂时满足技术要求 ， 但随着运行时间的增加 ， 热缩绝缘套不断老化 ， 相应的也就造成了设备绝缘能力的下降 。
2.3 安装工艺不良
检查中发现 ， 该站 3 5 k V开关柜内母排存在很多尖角 ， 施工时没有进行打圆处理 。 这些尖角是电场强度最大的地方 ， 当出现过电压时就可能向绝缘薄弱处放电 。
3 改善措施
根据以上分析 ， 该事故是由多方面原因共同造成的 。 因此 ， 需从以下几个方面进行改进 ， 提高开关柜的绝缘能力 。
3.1 改善开关柜的运行环境
从类似事故发生的时间来看 ， 每次事故发生都是在雷雨或潮湿的天气。 因此 ， 潮湿空气从外部进入高压室是事故发生的直接原因 ， 必须切断湿气进入高压室的通道 。 现场检查发现 ， 抽风机和通风百叶窗是湿气进入的唯一通道 。 对于百叶窗 ， 现场可以采取加装活动玻璃的措施， 正常情况下窗户关上 ， 只有需要通风时才短时打开 。 对于抽风机处的孔洞 。 可采取在外部加装活动百叶的方式解决 。 风机不工作时百叶关闭 ， 阻断湿气进入高压室的通道 ， 当风机工作时 ， 活动百叶在风的作用下打开 ， 这种方法兼顾了密封和通风两种要求 。
对于进入高压室的少量湿气 ， 必须吸收室内的湿气 ， 从而降低绝对湿度 。 可采取在高压室加装空调的措施， 在每年的潮湿季节 ， 开启空调的除湿功能 ， 从而降低高压室的湿度。
上节分析到 ， 由于开关柜顶部没有通气孔 ，造成湿气在顶部聚集并凝结成水珠。 为此 ， 采取在开关柜顶部加装轴流风机的措施， 当有湿气进入开关柜时 ， 立即被风机排到柜体外部 ， 防止湿气在开关柜内部凝结 [3]。
3.2 更换受损的元件
尽管该类开关柜存在绝缘距离不足的问题 ，但由于开关柜结构已无法改变 ， 因此只能通过外部加强措施来弥补距离的不足 。 从表 1 可以看出 ， 每个间隔绝缘电阻都下降很多 ， 与正常值相差很远 ， 受潮对设备的绝缘影响很大 ， 因此必须更换全站 35kV柜内穿墙套管 、 柜内静触头护罩等绝缘件 [4]。
3.3 打磨母排尖角
对整个母排做全面检查 ， 对存在尖角的地方做打磨处理 ， 以改变母排尖角处的电场分布 ， 防止绝缘薄弱处放电 。
4 处理后的效果
按照以上的措施处理后 ， 该站高压室湿度一直控制在 70%以下 ， 经试验 ， 开关柜绝缘电阻均在 1000 M Ω以上 ， 满足送电条件 。 随后 ， 该站对 35kV开关柜进行了送电 ， 使用局放测试仪检测 ， 没有局部放电现象 ， 该站运行至今没有再发生绝缘受损现象 ， 证明了处理方法的有效性 [5]。
5 结论
从开关柜事故的统计中可以看出 ， 1 0 k V开关柜的技术已经相当成熟 ， 运行稳定 ， 但 35kV开关柜的设计参数还需要进一步优化 ， 使之同时满足柜体尺寸和绝缘裕度的要求 。 因此 ， 对于新建的 35kV变电站 ， 推荐采用户外敞开式布置 ，对于运行的 35kV开关柜可采取以下措施 ， 以减少事故的发生 ：
（ 1 ） 加强设备的年度检修预试管理 ， 严格保证设备达到安全运行的技术条件；
（ 2 ） 改善设备的外部环境 ， 保证环境温湿度在厂家要求的范围内 ， 使设备处在最佳状态；（ 3 ） 充分利用红外测温仪和局放测试仪等科技手段 ， 加强对设备的状态监测 ， 提前发现潜在缺陷和隐患 。
参考文献：
[1] 潘长明，刘刚，等． 高压开关柜绝缘事故的分析及防范措施[J].高压电器2011,7:90-93.
[2] 朱迎阳． KYN-40.5 开关柜绝缘结构的改进[C].高电压技术文选,2010,12:150-157.
[3] 刘广，赵良涛,等.一起由雷击引起35kV 开关柜内部放电引发的思考[J].电气开关，2012,3:93-95.
[4] 朱雪松. 几起典型的220kV变电站35kV开关柜故障及其防治对策[J].湖州师范学院学报，2011,33（4）：
217-219.
[5] 耿伟，鲁永.一起35kV开关柜内部受潮放电的原因分析及处理[J].电气开关,2008(4):65-66.
作者简介：
董家读（1985），男，主要从事变电运行工作。
（责任编辑 庄严）
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