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

任东光

国网山西省电力公司忻州供电公司，山西 忻州 034000

摘要：随着人们的生活水平不断的提高和进步，工业的发展也越来越好，导致地球上可利用的常规能源日益稀缺。为实现能源的可持续发展，保障经济的可持续发展和社会的不断进步，新能源和可再生能源的发展已成为世界各国的重大课题。十年来，我国建设了大量风力发电站，创造了风力发电行业的历史记录。风电场风力发电机组到升压站的电力传输大多采用35KV架空集电线路或电缆线路；同时，35KV金属铠装开关柜已成为电压最高的开关柜。开关柜在风电行业应用广泛，也是环节数量最多的设备。一旦发生故障，后果非常严重，往往一个开关柜发生故障，会影响整个母线或相邻的开关柜，造成区域性停电或大面积停电。

关键词：35kV开关柜；故障；预控措施

引言

35kV高压开关柜位于变压器低压侧，连接变压器和负载用户，可以控制和保护用电设备。 但是，由于目前的设计和控制问题，35kV高压开关柜还存在绝缘水平不足的问题，部分设备的保护水平不能满足用户的要求。 35kV高压开关柜带电检测可有效检测设备局部放电，为电力系统安全运行做出贡献。 因此，有必要认真研究用于检测35kV高压开关柜局部放电的技术，以有效促进35kV高压开关柜的稳定运行。

1开关柜绝缘下降原因分析

1.1设备制造质量和工艺缺陷

高压开关柜的装配工艺和制造质量将极大地影响其完整性和耐压性。 1#35kV变电站所有35kV开关柜均受空间限制。 所有开关柜均为非标产品，现场测量。 母线在安装过程中发生偏移或在运行过程中振动位置发生偏移。 母线与套管之间的气隙分布不均匀，相应的电场分布不均匀。 会发生放电。 随着时间的推移，母线表面热缩套管的绝缘层会损坏； 其次，支撑陶瓷柱的紧固位置没有绝缘，不仅集中电场的局部场强受到影响，而且相互之间的绝缘距离也受到影响。

1.2空气绝缘间隙过小

空气绝缘一般是指高压开关柜中带电体之间的绝缘，也包括带电体与大地之间的绝缘。根据《高压配电设备设计技术规程》（DL/T5352-2018），35kV空气绝缘最小间隙为300mm，10kV空气绝缘最小间隙为125mm。由于空间限制和厂家节约成本的需要，空气绝缘的间距没有严格控制。一些不合格产品的绝缘间隙甚至小于100mm；通过使用绝缘隔板来增强绝缘性能，在一定程度上减少了相位或相对距离。接地短路事故频发，但绝缘隔板的主要材料一般为环氧树脂，极易受潮。此外，净距离较短。在结露的情况下，绝缘隔板的电阻迅速下降并放电，导致母线相间或相对地短路。

1.3环境影响

周围的酸碱环境会腐蚀绝缘材料的表面，从而影响高压开关柜的绝缘性能； 绝缘子长期放置在潮湿多尘的地方，导致开关柜内湿度高，容易引发事故，尤其是闪络部位，当湿度达到83%时，故障概率增加。 绝缘材料使用环氧树脂。 虽然性能优良，耐力强，但其防水性存在较大缺陷，容易造成绝缘电阻的阻值下降。 当漏电流增加到一定程度时，就会发生高压开关柜的污闪，从而引发相应的安全事故。

1.4断路器动静触头放电

高压开关柜采用台车式断路器，断路器动触头采用梅花触头。 当动触头插入静触头时，触头的外圆柱面不与许多触指的内圆弧面接触。 重合接触面积过小，与手推车断路器反复拉拔推压操作，或手推车断路器维修后未进行微调有关。 台车式断路器。 另一方面，发电机并网时，柜体和开关会产生位移变化，导致触点间电阻增大，产生电弧。 两者结合会导致触点接触不良，接触电阻显着增加，导致放电和绝缘失效。

2预控措施

2.1改善35kV开关柜运行环境

结合此次故障事故以及该地区同类型故障事故来看，此类故障发生时均为潮湿天气或者雷雨天气，潮湿空气进入变电站高压室，导致高压室环境湿度升高，进而影响到设备绝缘性能。针对该变电站的情况，首先需要切断高压室流入潮湿空气的通道，即抽风机的风孔以及通风窗，抽风机的风孔可以在外部安装活动百叶，抽风机停止运行时百叶闭合，阻止潮湿空气进入;抽风机运行时，活动百叶打开，保持空气流通，即便潮湿空气进入高压室，在抽风机作用下也会被抽出。这种做法的优势在于不仅可以起到阻止潮湿空气的作用，同时也能兼顾高压室通风需求。通风窗可以安装活动玻璃，仅在高压室需要通风时打开，其余时间保持闭合状态，从而阻止潮湿空气进入。此外，考虑该地区的空气湿度较大，尤其是每年的雨季，为了确保高压室的绝对湿度保持在规定的范围，必须采取措施吸收掉高压室内的潮湿空气。因此，需要高压室安装空调，在雨季来临时，定时打开空调除湿功能，从而使高压室的环境湿度保持恒定。此外，检修人员在检查时发现开关柜内壁上凝结有水珠，这主要是由于开关柜内部相对封闭，顶部没有开通气孔。因此，在开关柜的顶部安装风机，若潮湿空气进入开关柜内部，则风机会将其排出，使开关柜内部保持相对干燥的状态，避免水珠凝结。

2.2处理各相导体间距问题

在该变电站中，发生此类故障事故与最小绝缘距离不够也有密切关系，但是由于该变电站已经建成投入使用，若需要改变开关柜的整体结构，造成的影响范围较大。因此，尝试采用其他措施弥补这一缺陷。设备受潮后，其绝缘性能会大幅下降，远远低于开关柜安全运行的标准。因此，更换开关柜内的所有静触头护罩以及穿墙套管，选择绝缘性能优良的元件。同时也要沿用设备厂家采用的强化措施，即在导体外部加设绝缘套，对老化绝缘套全部更换。此外，在开关柜运行过程中，要定期检查上述各项元件，发现绝缘性能下降要及时更换，避免引发故障。

2.3对母排上的尖角进行打磨处理

对开关柜内整个母排进行检查，有尖角的部分必须进行打磨处理，从而改变母排尖角部位电场分布，避免绝缘薄弱位置放电。

2.4安装线路避雷器

根据调查统计，该地区此类事故的发生多与雷雨天气有关，因雷击所造成的线路中的过电压会击穿开关柜内绝缘薄弱部位，同时还可能直接导致电力设备损毁。因此，采取相应的防雷措施极为必要。在开关柜中配备线路避雷器，可以有效防护出线间隔，不仅可以避免雷击造成电力设备损毁，同时也能限制因雷击产生的过电压，避免开关柜薄弱部位被击穿出现局放超标等故障，有效降低故障发生风险。

2.5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。

结语

随着科学技术的发展进步，我想开关柜放电的问题最终会得到彻底的解决；也希望设计单位，在设计之初为设备的安全运行选择一个好的大环境，减少因环境潮湿而引起的放电现象及设备损毁事故。同时提醒运行单位在设备的安装工艺及质量方面认真把关，在设备运行过程严格检测设备的运行环境和设备的运行状态，为减少设备故障把好最后关。

参考文献

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［3］董祥渊，王赛豪，段晓辉，等．高压开关柜温升超标原因分析及预防措施研究［J］．自动化应用，2021(9):96－97．