35kV开关柜常见故障及预控措施分析

35kV开关柜常见故障及预控措施分析

宋述稳 王文松 程元帅

山东龙马电气设备有限公司 山东潍坊 262500

摘要：配电网35kV开关柜的故障种类繁多。除了内部接触问题外，外部环境因素也是影响其性能的主要原因。因此，有必要结合具体因素和具体问题进行系统分析和研究，以确保在后续使用过程中减少或避免问题。

关键词：35kV；开关柜；故障；预控措施

135kV开关柜故障事故概述

某变电站在一次雷雨天气中，雷响之后35kV高压室传出爆炸声，35kV母联300开关保护装置过流I段动作跳闸。变电站值班工作人员巡查时发现开关间隔出有明显熏黑的痕迹，此时值班工作人员接到调度指令，要求将35kV线路停运。检修人员进入现场后，经过检查发现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都存在放电痕迹，35kV开关柜内部存在一层薄薄的水雾，检修人员初步判断触头臂对金属挡板放电可能是开关柜内的水雾所致。此前，该地区部分变电站曾出现过35kV开关柜受潮导致出现局部放电、局放超标等故障。

235kV开关柜的常见故障

2.1开关柜局部加热

开关柜产生发热问题，导致线路热量集中在某个地方。通常，过高的相关热量也会导致设备火灾，从而导致更严重的安全事故。开关柜一般有三个加热位置。一个是线路连接器。大多数数据线连接正常，但由于线路老化，部分线路接触不良，导致闸刀开关连接处发热。这一问题的实质包括线路设备和线路管道材料的质量问题。同时，由于其他环境因素的影响，制动刀生锈等；第二，涡流位于一个特殊的位置，主要设置在膜片上。加热也是由于设备的质量问题，导致设备在使用过程中未能建立足够的预防措施，从而加剧系统电流的上升，使整个开关设备无法运行并产生局部热量；三是闸刀开关受位置和接触面影响，造成局部设计不合理和一系列热集中问题。由此可见，开关柜发热问题的产生需要引起相关维修人员的重视，特别是根据以上三点的发热部位，需要进行系统的梳理和总结。

2.2开关柜元件故障

开关柜的部件故障主要是指设备的断路器和避雷器。开关设备中任何元件的质量和性能问题都会影响开关设备的使用。开关柜的主要故障有以下三个原因。一是MOA不符合要求，导致系统电压不足；二是导线内部铜体纯度不足，导致线路运行时不能满足系统要求，导致导线电阻高，有火灾隐患；第三，在设计变压器时，未按照相关标准进行设计，导致爬电距离有限，无法让设备发挥相应的功能。开关柜元件的故障主要是由于设备性能异常，在实际使用中未能有效识别和监控，导致元件不能有效工作，部分元件甚至不能承受线路的使用要求，导致设备短路等问题。近年来，开关柜元件的失效已成为制约设备使用的重要原因。

3预控措施

3.1改善35kV开关柜运行环境

结合本次故障事故及本区同类故障事故，该类故障发生在潮湿天气或雷雨天气。潮湿空气进入变电站高压室，导致高压室环境湿度增加，影响设备的绝缘性能。根据变电所的情况，首先需要切断进入高压室的湿空气通道，即排风机的气孔和通风窗。排风机的气孔可在外面安装活动百叶窗。当排气扇停止运行时，百叶窗关闭，以防止湿空气进入；当排气扇运行时，打开活动百叶窗以保持空气循环。即使湿空气进入高压室，也会在排气扇的作用下排出。这种方法的优点是既能防止空气潮湿，又能考虑高压室的通风要求。通风窗可安装活动玻璃，只有在高压室内需要通风时才能打开，其余时间保持关闭，以防止潮湿空气进入。此外，考虑到该地区空气湿度较高，尤其是每年雨季，为了确保高压室内的绝对湿度保持在规定范围内，必须采取措施吸收高压室内的潮湿空气。因此，有必要在高压室内安装空调。雨季来临时，应定期开启空调除湿功能，保持高压室环境湿度恒定。此外，维修人员在检查时发现，水滴凝结在开关柜内壁上，主要原因是开关柜内部相对封闭，顶部没有气孔。因此，在开关柜顶部安装一个风扇。如果湿空气进入开关柜内部，风扇将排出湿空气，以保持开关柜内部相对干燥，避免水凝结。

3.2处理各相导线间距问题

在该变电站，此类故障的发生也与最小绝缘距离不足密切相关。然而，由于变电站已经建成并投入使用，如果需要改变开关设备的整体结构，影响范围将很大。因此，我们尝试采取其他措施来弥补这一缺陷。从表1可以看出，设备受潮后，其绝缘性能会大大降低，远低于开关柜安全运行的标准。因此，应更换开关柜内的所有静电接触屏蔽和穿墙套管，并选择绝缘性能优良的部件。同时，还应遵循设备制造商采取的加固措施，即在导线外增加一个绝缘套管，并更换所有老化的绝缘套管。此外，在开关柜运行过程中，应定期检查上述部件，并及时更换绝缘性能，避免故障。

3.3打磨母线上的锐角

检查开关柜内的整条母线，尖角部位必须打磨，以改变母线尖角处的电场分布，避免在绝缘薄弱处放电。

3.4线路避雷器的安装

据调查统计，该地区此类事故的发生主要与雷暴天气有关。雷电引起的线路过电压会击穿开关柜内的弱绝缘部件，也可能直接导致电力设备的损坏。因此，采取相应的防雷措施十分必要。在开关柜内设置线路避雷器，可有效保护出线间隔，既可避免雷电对电力设备的损坏，又可限制雷电引起的过电压，避免开关柜薄弱部位击穿、局部放电过大等故障，并有效降低故障风险。

3.5选择新型开关柜技术

C-GIS开关柜采用新型技术，在焊接钢板的柜体内设置间隔，以三相共箱式的方式将接地开关、隔离开关以及断路器等高压元件装入柜体内，同时，柜体内的绝缘介质是比大气压高一些的SF6或者SF6/N2混合气体,从而在35kV开关柜运行过程中可以降低外界环境因素对设备运行状态的影响，避免因触头接触不良或者是开关柜内存在局部放电等故障，进而影响到开关柜的运行状态，全面提升35kV开关柜运行的可靠性与安全性，全力保障电力供应。

4处理效果分析

通过采取上述几项措施，使得该变电站高压室的环境湿度持续保持在70%以下，符合35kV开关柜的运行条件，经检修人员再次测试，开关柜的绝缘电阻值都超过1000MΩ,符合变电站运行条件。测试完成后，该变电站开始对35kV开关柜送电，并采用局部放电测试仪器进行检测，未发现开关柜内存在局部放电的情况，此外，由于加装了线路避雷器，并采取了防潮措施，该变电站运行至今未出现此类事故，表明采取的措施具有显著效果。

结论

从此次故障事故当中可以看出，35kV开关柜虽然应用已经比较广泛，相关技术比较成熟，但是由于受多种因素的影响，仍存在较高的故障风险。因此，对于35kV开关柜的安装调试、运维管理工作要高度重视，定期利用局放测试设备以及红外测温设备等监测开关柜的运行状态，以便及时发现存在的缺陷或者故障并采取措施，从而确保其处于安全的运行环境中。

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