高压开关柜绝缘故障分析与处理

高压开关柜绝缘故障分析与处理

陈冬军

（佛山南海供电局广东佛山528000）

摘要：我国的电力行业伴随着我国国力的增强和科技的发展，近些年快速发展。正是因为这个原因，我国的高压电控柜在各个行业中有了很好的发展前景，用户的使用数量在不断增多，由于多数开关柜需要在相对恶劣的环境下运行，容易遭到蒸汽、烟雾及粉尘等不良因素的侵袭，因此开关柜的绝缘表层会被腐蚀并生成大量导电物。导电物的出现与配电线路故障的发生会对开关柜的安全运行造成不良影响，为了提高高压开关柜的运行可靠性，就需要加强对于高压开关柜绝缘故障的分析以及处理的分析。

关键词：高压开关；柜绝缘故障；处理

引言

高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备。开关柜绝缘件状态恶化是引发电力系统出现故障的重要原因之一。由于在设计、制造、安装和运行维护方面存在着不同程度的问题，因而事故率比较高。在诸多性质的开关柜事故中，绝缘事故多发生于10kV及以上电压等级，造成的后果也很严重。特别是小车式开关柜，绝缘事故率更高，而且往往一台出现事故，殃及邻柜的现象更为突出。

1.高压开关柜绝缘故障类型

1.1母排相间或相对地短路

根据《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》要求，10kV带电母排对地及相间的安全净距为125mm，35kV安全净距为300mm。有许多开关柜由于柜宽尺寸小，安全净距不能满足规范要求，容易发生相间或相对地短路事故（如图1）。针对这种安全间距不能满足要求的情况，生产厂家采用相间加装绝缘隔板来增强绝缘，一定程度上降低了相间短路事故，但随之也带来了其他的绝缘问题（如图2）：

（1）绝缘隔板材料以环氧树脂为主，其表面憎水性较差，其极易受潮。

图1母排相间或相对地短路故障示意图

图2加装绝缘隔板材料后故障示意图

（2）带电体与绝缘板间的空气间隙过小，一般在10mm左右。

（3）在凝露条件下，绝缘隔板表面电阻急剧降低，分布电压也降低，空气间隙分布电压升高，产生放电，逐步发展成相对地或相间闪络击穿。

1.2母排与穿盘套管间的放电

高开柜内的穿墙套管大多数为环氧树脂材质，环氧树脂套管具有重量轻、机械强度大等特点，但是由于其表面没有良好的憎水性，在长期潮湿和污秽的情况下极易发生沿面放电现象（如图3）。当母排的安装位置出现偏差或母排运行过程中振动引起位置偏移，使得母排与套管之间的空气间隙不均匀，导致电场分布不均匀出现放电现象，长此以往会严重损坏母排表面的热缩套管绝缘层。

图3母排与穿盘套管及热缩套故障示意图

2.高压开关柜的过热故障成因

2.1柜内设备异常发热

有一个材料电阻值，不适用于任何类型的材料，用于电力传输。在电流和电压的作用下，设备会产生正常的热损失。然而，当电流回路中的连接电阻过大时，该部分的间隙会释放，热量会急剧增加。当开关柜的正常散热不能使其快速散热时，会使该部件的温度异常升高。开关柜易发生过热故障的部位如下：（1）110kV侧母线和刀式制动器均布置在开关设备狭小的空间内。为了增加绝缘，母线经常使用绝缘热收缩套，如母线铜质量不合格或连接点不紧固，会导致接触电阻增大；（2）开关柜隔离刀制动器安静，动触点不紧，接触不好，形成相应的空隙，电流在这里形成局部放电，升温剧烈，在运行中发生这种热故障的概率较高；（3）全密封环氧树脂浇注结构在柜内电流互感器（CT）中得到了广泛的应用。该结构的一次绕组和铁芯散热效果较差，在大电流回路中一般增加两个连接的头发热源。大电流运行时，内部CT加热问题严重。

2.2防护等级因素造成的散热不畅

为了防止人体意外接触高压开关柜的带电部分，防止异物进入开关柜，设备会短路。目前，开关设备基本上采用全金属外壳，一般标准要求金属外壳达到IP4X保护水平。也就是说，保护标准可以用来防止直径大于1.0mm的导线或厚度大于1.0mm的窄带进入，这大大限制了开关设备的散热效率。如果机柜内设备异常过热，柜体内自然通风系统或强制通风系统不能满足散热要求，这将导致柜内部件在散热不顺畅的高温环境下绝缘性能逐渐恶化，掩盖了开关柜过热事故隐患。

3.对开关柜常见故障的应对措施

应注意开关柜及其部件的选材。在电力系统设计的早期阶段，要考虑开关柜故障的原因，及早做好安全隐患的准备，制定相应的应急处理措施。开关柜的主要设计内容有柜体固定、电气元件选择。

市场上有很多种原装电器。在开关柜的设计过程中，工作人员应对原部件的性能进行分析，主要考虑其运行的稳定性和安全性，并对原部件进行优化，以提高其性能。使开关设备达到最佳的设计状态。为电气元件选择合适的环境以确保其性能。根据实际情况的要求，在设计过程中采用了一些先进的工艺材料，以提高设备在运行过程中的安全系数。

注意环境的影响。许多开关设备事故是由环境问题引起的。为防止此类事故的发生，在设计开关设备时应注意对周围环境的检测和控制。例如，在通风窗上安装栅格可以防止很大一部分灰尘进入开关柜，安装红外线或除湿设备可以有效地降低室内空气湿度。应注意性能设计的各个方面。继电保护是电力系统中一种重要的保护结构，在设计开关设备时，应按规定操作。当然，在这种情况下，设计是不固定的，在开关设备的实际运行中，继电器的设计应该不断改进，以便在更好的运行方式下满足实际要求。为了方便它更好地发挥其在电力系统中的作用。此外，如果断路器容量不足，立即更换合适的容量，应对这些重要参数进行重新设计，从而有效地提高开关柜的效率。

在开关柜的操作中增加了检查的力度。当开关柜无人值守时，操作单元可对开关柜进行定期检查工作，及时掌握其运行情况。在检查过程中，要非常小心和细致，即使是一个较小的排放现象，也不能幸免。在下一次检查时，它有可能成为绝缘故障。此外，在带电条件下，还需要使用温度计和其他装置来测量开关设备中导电电路的温度。如果观察到异常温升，应立即与调度部门联系，将其所承受的负荷转移到开关柜，组织温度将继续上升。如果开关柜的故障是由误操作引起的，操作单位应建立完善合理的管理制度，严格执行；另一方面，要加强操作人员和操作人员的培训，提高操作人员的防误能力。

4.结束语

高压开关柜的事故对电力系统的性能有很大的影响，这不仅增加了电力工程的建设成本，而且对操作人员的生命安全构成了极大的威胁。操作人员应对高压开关柜采取安全措施，以减少故障的发生，以保证高压开关柜的性能。要严格管理各级设备，严格落实各环节的责任制，严格执行有关操作规范和技术要求，定期进行弹簧预防试验、预防性维修，加强日常检查和维护。及时排除隐患，及时记录相关操作情况。

参考文献：

[1]韦科迪.浅析10kV高压开关柜故障原因及防范措施.机电信息2012（15）

[2]郑德智.10kV高压开关柜事故分析及改进策略.机电信息2012（15）