35kV开关柜放电的研究与治理

35kV开关柜放电的研究与治理

于宏芳 郑双建 薛斌

天津市大港油田电力公司 300280

摘要：本文通过对大港油田35kV高压开关柜的类型进行统计、对不同类型开关柜放电的原因进行研究，并针对不同类型的开关柜提出相应的治理措施。通过局放检测确定35kV开关柜放电部位，及时采取措施防止了放电缺陷进一步发展，保证了电力设备安全可靠运行。

关键词：35kV开关柜；放电原因；治理措施

35kV高压开关柜结构紧凑、占地面积小在大港油田电力系统中得到广泛的应用，其内部绝缘部件较多、有穿柜套管、支柱绝缘子以及断路器、CT、PT的绝缘部分，起到隔离高电压和地电位的作用。由于高压开关柜内空间一般比较狭窄，绝缘距离较近，设备在正常运行情况下，往往也会在强电场的作用下有轻微的放电，但是当高压开关柜内部出现绝缘缺陷时，放电量会变大，有时能明显听到较大放电声，长期运行会引起绝缘故障，甚至造成短路事故。

一、油田电网35kV开关柜现状调研

1、设备规模

截至目前，油田电网共有42座变电站，合计266面35kV户内金属高压开关柜在运，分布于4座110kV、20座35kV变电站中；3座110kV变电站(埕海、港炼、热电升压站） 35kV高压开关柜分别采用施耐德、大全的充气柜，由于三座变电站的充气柜不存在放电现象，不在此次研究范围内。

2、厂家分布

其余35kV高压开关柜基本全部是国产的，数量达236面；制造厂家，分别为泰安安能、山东泰开、厦门协成、上海宝临、山东鲁亿通、天津九安、任丘宝石。

3、投运年限

KYN、XGN柜均为近10年内投运，2009~2019年间投运，有176面，共占比74%；其次GBC开关柜运行在15年以上，有60面，占26%；

4、设备类型

移开式（KYN）的数量占绝大多数，有165面，占72%；其次是移开式GBC型的老旧开关柜有60面,占26%；固定式（XGN），有11面，占2%；

5、柜体类型分析

GBC、XGN型开关柜结构尺寸大，空气净距远大于标准要求，绝缘裕度大，不易发生放电现象，KYN（61）高压柜尺寸小、结构复杂，空气净距很多不满足标准要求(300mm)，绝缘裕度小，而是将热缩套和绝缘挡板等作为主绝缘的一部分。

二、放电主要原因分析

1、环境因素

目前部分变电站高压室运行环境不佳，室外潮气和灰尘进入柜内，使空气间隙绝缘性能降低，出现不同程度的放电现象。主要体现在：（1）高压室大门及检修平台门变形封闭不严，窗户渗漏雨严重。（2）轴流风机与室外相通，潮气、灰尘大量涌入高压室。（3）电缆竖井或穿墙套管处封堵不严。

2、绝缘系统设计裕度过小。

（1）部分产品爬电距离和电气间隙满足不了现行国家标准和行业标准要求。

（2）KYN（61）型开关柜由于柜体尺寸小，满足不了相间及相对地空气绝缘净距300mm的设计规范要求。所以部分厂家将热缩套，SMC绝缘挡板作为辅助绝缘。运行时间达到一定年限后，由于热缩管、绝缘板材质老化绝缘性能下降，易产生局部放电现象。

（3）国网新发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》明文规定：高压开关柜如采用热缩套包裹导体结构，则该部位必须满足空气绝缘净距的要求（对于40.5kV不小于300mm)；爬电比距：不小于20mm/kV（有机绝缘）。

3、施工工艺问题

（1）开关柜绝缘系统设计不合理，未采用均压屏蔽技术，存在局部电场场强过强，加速绝缘件老化，且易造成空气电离放电。

穿柜套管、触头盒未采用均压屏蔽技术，导电件未加倒角，未去毛刺；绝缘件边角未圆滑处理，元件布局设计，未考虑相互干扰问题

（2）绝缘隔板与带电体安装距离小于60mm。

（3）等电位连接线过长未与母排紧密接触。

（4）母排连接处加未装绝缘护套或固定不牢靠。

4、检修、维护不当问题

（1）等电位屏蔽线安装情况检查不到位。

（2）柜内绝缘件灰尘清扫不到位，导致湿度较大时放电。

（3）温湿度控制器缺乏检测手段。

（5）GBC、XGN放电原因

a、GBC-40.5、XGN-40.5开关柜结构尺寸大，空气净距大于标准要求，绝缘裕度大；且结构简单、运行中不容易放电。

b、但油田运行的这几种开关柜也存在放电现象，放电部位主要原因是，GBC柜型35kVPT手车触头绝缘支撑杆与带电部位引起的放电，XGN柜型由于投运时间较早，早期的穿柜套管没有屏蔽线。

三、35kV开关柜放电的治理措施

1、针对环境因素

（1）高压室通过通风口、门窗与外界环境相通，如果密封不严外界潮气很容易进入室内，导致设备受潮。为防止潮气入侵，对门窗变形造成漏风、漏雨的及时进行维修更换。

（2）对高压室轴流风机加强巡视检查，损坏的及时进行处理，确保风机始终处于良好状态，在轴流风机通风口进行改造，在雨季及环境湿度过大时，通风口处于关闭状态（已安装51台）

(3）在高压室配备工业除湿机并将除湿机设置为自启动状态。（已安装12台）

严禁空调的冷风直接对柜体吹！

空调直接对某个开关柜吹冷气，内部潮热空气极易在冷的外壳内壁形成凝露

(5) 加强运行管理，在湿度≥80%时，运行人员必须检查以下情况：

a、高压室处于密封状态

b、除湿机或空调机开启并处于除湿状态

c、检查全部开关柜驱潮装置工作正常并处于开启状态

d、结合日常巡视检查温湿度控制器是否正常，潮湿季节应切换为手动模式长期投入

2、绝缘裕度小

要求绝缘系统的设计尽量增加绝缘裕度，保证满足相关标准对电气间隙和爬电距离等绝缘距离的要求

通过、35kV过桥母线及电缆仓室，设备采用品子型安装，铜排采用弯曲或由单层宽截面改为多层窄截面满足空气净间距的要求，减少绝缘挡板的使用量。

3、安装工艺

（1）采用双屏蔽的穿柜套管、触头盒。

（2）导电件应加倒角，去毛刺；绝缘件边角要做圆滑处理

（3）绝缘隔板与带电体安装距离应大于60mm,

（4）等电位连接线长度适中，紧贴母线安装。

（5）母排连接处的装绝缘护套应固定牢靠。

4、加强检修维护工作

（1）利用周检、秋检机会，对各隔室内进行全面清扫。

（2）绝缘护套、绝缘挡板定期进行试验，不合格的及时更换。

（3）检查屏蔽线和绝缘护套紧固和老化情况。

（4）温湿度控制系统定期进行测试。

四、高压开关柜局放测试

1、局部放电同时以声、光、电的形式向周围释放和传播能量，这是局部放电表现形式的多样性特征。当发生局部放电时，电磁波向四周传播，在金属壳内表面形成脉冲电流并向四周扩散，集肤效应作用下会在金属壳外表面形成一个暂态电压脉冲（地电波）。

2、发生局部放电时，会出现声发射现象，局部放电部分能量会以声波的形式向周围传播。利用超声波探头即可检测这些声脉冲，从而反映局部放电的状况。

3、检测方式

（1）地电波

由于空间电磁脉冲在被测对象金属外壳上或之外的金属表面均会感应出地电位，对检测结果造成干扰。因此，测试前需要在电房金属门及空气中各进行一次测量，掌握干扰水平。正确的检测方式是选择每一面开关柜的上、中、下部分以及开关柜组两个侧面进行测量。

（2）使用超声波模式前将探头朝向空气读取背景干扰噪声。测量前，根据开关柜类型和高度等选择超声波传感器。测量时，需将传感器对着缝隙以接收内部传出的信号。

4、判断依据

根据电网公司新能源状态检测的经验，地电波读数若超过20dB就应引起注意。同时，该读数应与被测高压室的干扰读数、其他金属面板上的读数进行比对。利用超声波功能检测时，经验认为相对读数超过7dB时应该引起重视。一般超过15dB时，人耳能够分辨处放电声响。上述的经验只是对开关柜内存在局部放电现象的一个定性判断。

5、局放测试的优点

（1）传统的试验手段不利于发现局部微小的缺陷和隐患。

（2）传统试验手段的缺陷检出率不高，试验没有针对性。

（3）既能有效发现绝缘问题而又不用停电造成大量操作。

6、开关柜带电局放检测技术的应用有效减少设备停电，提高供电企业供电可靠性。达到了保障设备运行安全的效果和意义。

五、结束语

35kV开关柜是油田电力系统一种很重要的电力设备，其安全运行是电力系统安全可靠供电的重要保证。因此，我们需要认真分析高压开关柜故障发生的原因，并及时发现异常放电现象，通过对放电事故的分析与治理，并采取有效措施加以解决。为以后的设备运行管理提供重要依据，保证油田电力系统安全可靠运行运行。