高压开关柜绝缘方式和绝缘事故的分析

高压开关柜绝缘方式和绝缘事故的分析

杨阳

西电宝鸡电气有限公司

摘要:高压开关柜是电力系统中使用数量最多的开关设备，在整个电网运行中起着至关重要的作用。本文介绍了高压开关柜的绝缘方式,并结合实际对高压开关柜发生的绝缘事故进行了分析。

关键词:高压开关柜；绝缘方式；绝缘事故

1.引言

高压开关柜是指用于额定电压3~35kV,频率50Hz的户内三相系统中的高压开关柜,其准确定义是:高压断路器、负荷开关、高压熔断器、隔离开关、互感器以及控制、测量、保护、调节装置和内部连接件、辅件、外壳和支持件等组成的成套配电装置,其内部的空间以空气或复合绝缘材料作介质,用以接受和分配50Hz、3~35kV电网的三相电能。

2.高压开关柜的绝缘方式

绝缘方式对优化开关柜结构的作用至关重要。目前,我国高压开关柜采用的绝缘方式主要由柜内空间的绝缘方式和内部组件的绝缘两种方式组成。

2.1柜内空间的绝缘方式,

空气绝缘方式最普遍的是以空气作为柜内空间的绝缘介质,即带电体对地及相间均以空气作为绝缘介质,如金属封闭式开关柜是以空气作为内部绝缘介质。有些空气绝缘开关柜以改变带电导体形状设计,并采取严格的质量管理和安装精度来缩小最小空气绝缘距离,主要是引进国外技术生产的开关柜,国内许多开关柜的制造厂家都可以量产，并已在许多城市投入使用,但由于它的最小空气绝缘距离与我国电网运行规则有一些出入,在市场上一直存在争议。

以SF6气体作为带电体对地及相间绝缘的充气柜,是一种特别适用于恶劣场所的开关柜。它采用激光焊接技术将薄不锈钢板焊接成密封箱体,在其内部布置断路器等元件,充入低气压的SF6气体。由于SF6气体的绝缘性能高,大约是空气的3倍,所以相间绝缘距离、柜体尺寸大幅缩小。因此,相对于空气绝缘的开关柜,具有不受外界环境影响、体积小、可靠性高及一次回路免维修等特点,但它的缺点是使用的气体(SF6)由于其本身含有硫会影响环境，因此，在使用SF6气体作为介质时，应防止SF6气体的泄露。

2.2内部组件的绝缘方式

对于内部组件的绝缘方式,主要是用陶瓷和塑料两大类(此外还有橡胶、玻璃等)制造开关柜内部组件的固体绝缘件,如开关柜的主要元件真空断路器。

3.高压开关柜绝缘事故分析

高压开关柜是我国电网运行中重要组成部分，它的安全、稳定运行影响着整个电网的可靠性，但是由于各种原因，在实际使用时常常出现绝缘问题，特别是手车式开关柜绝缘事故率更高，从而影响电网的正常运行。结合实际，对高压开关柜的的绝缘事故原因进行分析。

3.1爬距及空间间隙不够

爬距和空间间隙不足是开关柜发生绝缘损坏事故的根本原因，特别是手车式开关柜，为了缩短柜体尺寸、大幅减小装于柜内的断路器、隔离开关相间或对地距离，却未采取有效的保证绝缘强度的措施。

3.2制造质量及工艺不良

由于对高压开关柜的生产监管力度不足，使得一些厂家选用了廉价或不合格的零件，给电网留下隐患。此外，高压开关柜的制造质量及装配质量对开关柜整体耐压水平有很大影响。开关柜的“五防”措施不完善，开关机械连锁部分不灵，经常造成误合、误分等故障。

3.3接点容量不足或接触不良

当接点容量不足或接触不良时，该处局部温度过高，从而引起对地或相间闪弧，造成绝缘闪络。某变电所就发生过一起因刀闸下桩头发热烧断造成短路，引起开关屏起火、爆炸事故。

3.4设备老化、检修不及时

随着经济水平的不断提高，人们对电量的需求越来越大，高压开关柜的使用寿命随之越来越短，设备质量和性能也在降低，从而影响开关柜的正常运行。此外，对开关柜的检修工作不到位，使得一些老化设备不能得到及时的修理与维护造成绝缘事故的发生。

3.5环境条件的影响

开关柜运行的环境条件是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因，大气污染不断加剧，逐渐污染了电力设备的绝缘子、套管及母线。近年来，污闪事故究其根本：一是由于污秽和潮湿两者同时存在于绝缘子的表面，灰尘附着在表面，在空气干燥的时候，绝缘电阻值很高不会发生污闪。一般情况下，干旱气候持续的时间较长，绝缘子及母线积污多了，加上突然下雾且时间较长，污秽被雾水充分潮湿，此时最易产生污闪；其二，人为原因是绝缘子串的泄露距离偏小，不能适应污秽和潮湿的环境。

3.6雷电过电压造成开关柜闪络

在电力系统中，由雷云放电引起过电压造成开关柜放炮的现象时有发生。雷电过电压通常分为两种：

3.6.1直击雷过电压

雷电直接击中输电线路等电力设备所产生的过电压。

3.6.2感应过电压

感应过电压是指雷电中电力设备附近的物体、或者雷云在输电线路上空放电时，在输电线路上引起的过电压。由于导线附近遭受雷击，大量的雷电电流沿通道流入大地产生迅速变化的电磁场，这个电磁场使得导线遭受电磁感应而产生过电压。雷电过电压的峰值很高，它会引起导线对地或相邻两相的绝缘发生闪络，且行波进入变电所使开关绝缘击穿，产生放炮现象。

参考文献

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[2]林丛.10kv开关柜绝缘事故及对策[J],中国农村水利水电，2004，（9）；119-121