摘要：目前供电系统35KV铠装开关柜
关键词：开关柜；故障；放电
前言 目前在我们公司高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备，发生故障时造成的后果也很严重，而且往往一台开关柜出现故障，会出现殃及整段母线或相邻开关柜。造成区域停电或更大范围的停电，本文就影响范围更广，绝缘要求更高的35KV高压开关柜进行分析研究。
一、高压开关柜故障分析
（1）绝缘等级差 ，爬距及空气间隙不够。爬距及空气间隙不够是开关柜发生绝缘损坏事故的根本原因。特别是手车柜，为缩短柜体尺寸，生产厂家往往大幅度地减小装于柜内的断路器，目前我们使用的开关柜尺寸远远小于过去的油断路器的尺寸，所以绝缘要求就更高。
（2）防爆能力不强 ，高压开关柜顶部设计有泄压通道，分别是电缆室、母线室及开关室三个泄压通道，但部分开关柜安装时存在柜顶泄压通道未采用一侧用塑料螺丝紧固而是全用铁螺丝锁死、塑料螺丝与铁螺丝安装方向相反、固定螺丝不规范等问题，导致当柜内短路时，电弧产生高压蒸气无法从泄压通道充分排出，压力瞬间将达到很高值，并从封闭式开关柜中薄弱的地方冲出，对人身和设备造成危害。
（3）环境条件的影响开关柜运行的环境条件差是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因，例如当大气污染不断加剧，就会逐渐污染电力设备的绝缘子、套管及母线。分析多年来污闪事故，总结出发生污闪的原因主要有二：第一是污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘子的表面，灰尘附在绝缘子表面，在干燥的时候绝缘电阻仍然很高，所以在干燥气候下不发生污闪。清洁的水电阻也很高。第二是绝缘子串的泄漏距离偏小，不能适应污秽和潮湿韵环境。
供电系统自投产至今，发生的电缆头及柜内电流互感器放电、闪络故障不下百次。柜内触头因潮湿、灰尘产生的放电、异响也有数十次。
二、故障处理办法
目前供电系统开关柜故障率最高的就是开关柜放电、异响。分别从开关柜的三个部分即电缆室、母线室及开关室展开分析。
1.电缆室放电解决办法
通过近几年操作人员夜间熄灯巡视过程中，发现电缆头放电的故障多出现在潮湿雨季。具体的现象是,走进开关柜后侧，可以听见嗤嗤的响声，夜间在电缆室观察孔可以隐隐约约的看见亮点。在停电检修时可以看见电缆头上有黑点。这就是放电的痕迹。
如果放电持续时间长而不处理，放电范围将会扩大，随着绝缘的逐渐破坏，最终将引起电缆短路的事故。
如何有效的处理这一类问题，通过我们多年的运行维护经验，并查阅了解相关资料。对故障原因有了一定的了解，投产时，所有开关柜内电缆头均使用的热缩材料。热缩材料价格便宜，安装工艺要求也不够高，通过液化气火焰烘烤，将其固定在电缆上。由于电缆随着气温及负荷变化，发生热胀冷缩，而热缩材料固定在电缆上之后，就已经定型，不能改变其直径。这样时间久了，电缆与电缆头之间就产生了缝隙，绝缘就逐步下降。再加上灰尘及湿度的影响，产生了放电等故障。
为了解决这种常见故障，我们通过进一步了解，市场上广泛使用的一种冷缩电缆头。这种电缆头是利用弹性体材料在工厂内就已成型，再经扩径，衬以塑料螺旋支撑物构成电缆附件的部件。用户可以根据自身电缆大小选购，现场安装也较为方便快捷，只要将这些预先扩张件套在电缆头上，抽出原有的塑料螺旋条，这样它就会紧紧的压在电缆头上。并且它可以跟电缆同呼吸，不受热胀冷缩而变形，通过弹性回缩力，一直紧紧的贴住电缆。
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这种改变是电气领域一种较大的进步，几乎可以彻底解决原来热缩材料出现的种种问题。但是这种冷缩材料造价昂贵，对出厂质量工艺的要求也比较高。我们公司可以根据设备重要等级进行选择使用。尤其对于绝缘等级要求较高的35KV可以考虑大面积使用。以降低35KV系统故障率。
2.母线室放电的解决办法
每年梅雨季节到来时，变电站巡检人员在多个35KV高压开关柜后可以听到明显的哔哔啵啵和间断的嗤嗤声。这种声音发自开关柜后侧中间区域，基本可以确定是母线室内传来的声音。通过倒闸操作，停运一段母线后。检查发现母线室内穿墙套管有明显的水迹、凝露，严重的地方已经发霉。如果长时间不处理，必然会引起短路事故。而处理的办法也只有对穿墙套管进行更换。更换穿墙套管不光是成本费用增加，还有一点就是必须停运整段母线。
经过我们对开关柜结构布局的研究发现，理论上开关柜是全密封，但是依然有缝隙、散热孔、风扇孔，并且母线室和电缆室之间也并不是密不透风的，母线室又是所有柜子经过穿墙套管连通的。那么可想而知潮湿的空气是可以进入开关柜内的，一旦进入柜内，出现温差，这些潮湿气体就会在穿墙套管上形成凝露，即使通过加热器、排风扇等辅助设施也不能完全将凝露变成水汽排除柜子。一句话，就是潮气进去不容易，但只要进去了，想让它出来更难。
针对这一难题，我们走访了多家变电站。在茅山头110KV变电所走访了解到，这个变电所也有35KV这一电压等级，环境也类似于我们厂。但是这个变电所从来没有出现过我们这个类似的故障难题。深入了解后发现，他们的开关柜结构完全不同于我们。采用的老式的开关柜，开关柜尺寸几乎在我们的1.5倍以上，而且他们的母线室采用的是敞开式结构，使用多目的钢丝网对母线室封闭。这样的话等于把母线室暴露在空气中。我们分析了其优劣。优点是，潮气可以轻松进去，也可以轻松出来，不会形成凝露；缺点是，灰尘也会轻松进去。
结合走访结果，针对我们目前存在的问题，我们可以做如下的改造来解决这一难题：
（1）可以将母线室部分区域原来的钢板结构改成多目钢丝网，并且增加多组排风扇和加热器。降低母线室内的湿度。
（2）在整个高配室在现有基础上再增加一定数量的空调、除湿机，降低整个高配室的湿度
（3）对高配室门改造成密封不锈钢门，提高密封效果。这样不仅可以不让高配室与外部环境空气流通，降低内部湿度，还可以阻止灰尘进入高配室内。
（4）增加大功率的吸尘器，定期对高配室清灰，检修的柜子也利用检修的机会进行吸灰。
3.开关柜室放电的解决办法
我们的运行人员经常在35KV开关柜正面缝隙内听见噼里啪啦的响声，如同在远远的地方有人在放鞭炮一样。这种现象在母联柜出现的居多。经停电后将开关小车拖出开关柜后，发现开关柜静触头清楚的电弧现象，由铜触头对触头盒放电拉弧。并且拉出的断路器动触头明显的变绿、氧化的现象如图：。
我们认为和湿度，灰尘是产生这一故障的主要原因。为了证明这一结论。我们将除湿机和大功率的烤灯对着静触头，降低局部的湿度后，不到1小时放电声音明显下降。
解决这一问题依然还是像母线室一样降湿度和灰尘。我们研究开关室和外界连通的地方只有柜门以及开关室与电缆室和母线室之间的缝隙。只要把这些缝隙堵住，就能保证潮湿气体不进入柜内。那么为什么这中情况多出现在母联柜呢，因为我们变电所正常运行方式是分列运行，就是母联长期不合，检修或异常时再用。这样母联柜长期不通入电流，温度就和环境一样。不像其他带负荷的柜子，自身产生的温度就可以做到加热除湿的效果。那么就有必要对母联等长期不用的柜子增加加热除湿装置。只要湿度降下来，就可以保证类似的故障减少。
结束语：
综上所述，我们变电所因为地理位置和环境等不可改变的因素，对我们运行人员带来了很多的困难。但只要通过不断努力，积极了解最新的电气技术，终能将这些问题一一解决。
论文作者:赵勋,徐建均
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
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