摘要：开关柜是变电站内普遍采用的设备，具有结构紧凑、占地面积小等优点。但是运维过程中，开关柜放电现象经常发生，给设备稳定运行造成隐患。本文针对开关柜放电的原因进行分析，并提出相应的治理措施，提高开关柜的健康运行水平。
关键词：开关柜 放电 分析治理
本文针对开关柜放电的原因进行分析,针对存在的问题提出相应的治理措施,减少该类设备的放电事故,提高该类开关柜的安全运行水平。
一、开关柜放电故障
近年来，运维人员在巡视过程中发现110kV北峪口站、乔家庄站,进入35kV开关室后听到部分开关柜存在“噼噼啪啪”不连续放电声音,声音时大时小,并嗅到了臭氧气味。随即对开关柜进行了停电检查,发现母线套管内存在放电痕迹严重,为此，我们对两站35kV开关柜内穿芯套管全部进行了更换。
220kV孝义站35kV开关柜放电声音明显，超声波检测存在局部放电现象，部位为柜内穿芯套管。分析原因为电缆沟内积水，导致穿芯套管受潮，绝缘降低，同时套管老化，造成放电。检测共发现4面开关柜内穿芯套管存在放电现象，我们对所有35kV开关柜内穿芯套管进行了更换。
二、开关柜放电原因分析
1、电气安全距离偏小
开关柜是满足35kV室内布置而采用的一种配电装置,鉴于满足该电压等级下的室内布置,其装置设计紧凑,从近几年来运行情况看, 普遍反映柜体尺寸偏小。
开关柜内母线与套管间隙放电,开关柜多使用矩形母线,母线穿越套管处由于受到安装条件的限制,在带电母线与套管之间形成大小不一的间隙,造成母线与套管间隙内的场强分布不均匀,间隙小的位置电位差大造成间隙击穿,母线对套管放电。在相同绝缘条件下,套管内部场强不均匀造成套管内部绝缘老化程度不同,绝缘薄弱处容易放电。
2、产生尖端电晕放电
柜内母线和元器件的制作虽经过倒角处理,但存在棱角、毛刺,连接件处螺丝过长,导致绝缘表面电场分布很不均匀,引起尖端电晕放电。当局部电场强度达到临界场强时,气体发生局部电离,出现蓝色荧光并发出“嘶嘶”放电声。放电热效应容易使复合绝缘材料释放出臭氧、氮的氧化物,这些气体都会使绝缘体绝缘性能降低甚至破坏。开关柜内和高压套管内存在母线搭接点,且螺杆留丝过长,存在尖端放电点。
3、过电压造成局部放电
正常运行电压和绝缘条件下,不会造成设备的绝缘击穿产生局部放电,但是在系统产生扰动过电压,例如谐振过电压、雷击过电压等会造成电力设备绝缘处于足够强的电场下,会造成引起绝缘闪络,诱发相间或弧光短路事故和单相对地弧光接地事故。
母线电压互感器抗谐振能力较差,特别是存在铁厂熔炼设备等谐波源时,谐波作用使电压互感器发生铁磁谐振,谐振过电压的幅值能达到3—3.5倍相电压,极有可能造成绝缘薄弱处闪弧放电。
4、自然通风散热效果差
开关柜采用封闭式结构,内部的断路器室（手车室）、母线室、电缆室和低压室之间也是相互独立的,设计制造时柜体结构未充分考虑合理有效的自然通风散热间题。
由于开关柜是全封闭式结构,没有透气孔,且出线全是电缆出线,电缆沟上来的潮气易积聚在柜内,加之柜内通风不畅,当环境温度变化时,易产生凝露,造成绝缘强度降低。开关柜内由于大量采用了压铸环氧树脂为材料的绝缘部件,尤其是高压电缆外绝缘层、环氧浇注电流互感器、酚醛环氧 绝缘罩、相间隔板等复合绝缘材料的憎水性较差,若绝缘材料材质不好,空气湿度大且污秽严重,运行中会导致吸潮凝露,导致表面泄露电流增大。当介质受潮、脏污或有破损时,由于潮湿,介质表面的游离电子增加,引起传导电流增加,绝缘电阻相应降低, 绝缘下降到一定程度时即引起局部沿面放电闪络。最终发展成相间短路或接地短路事故。
5、施工工艺达不到要求
变电站内电缆沟施工工艺粗糙,电缆沟内部未经严格压光处理,后续改造工程野蛮施工,造成电缆沟壁崩塌,导致盖板不能正常就位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电缆沟封堵不严 造成电缆沟内布满尘土,尘土通过柜底部缝隙进入开关柜内部,使支持绝缘子、套管等绝缘件积尘严重,出现污垢和放电现象。
三、开关柜放电治理
1、强化绝缘措施
更换部分放电严重的母线穿墙套管和相间绝缘挡板。由于持续放电作用,部分母线套管和开关柜内的相间绝缘挡板的绝缘已经破坏,无法保证设备的安全运行,所以更换部分母线套管和相间绝缘挡板,并对绝缘挡板进行倒角处理:清除开关柜内灰尘和积炭黑斑,同时对母线套管内部进行灰尘清除和防污闪处理。停电更换穿芯套管、拆除带电显示绝缘支柱,清扫开关柜。
带电体的绝缘化处理。采用HX—35型母线热缩管对开关柜内所有母线及导体进行绝缘处理。这种热缩套管具有耐高温(125℃),阻燃性能好(VW—1)等优点。通过施工,绝缘化处理TMY一100x10型主母线,母线搭接处重新用阻燃的T 形绝缘罩处理。
用35kV半导电胶带将相间拐角处容易产生尖端放电的铜排搭接头的螺栓部位包覆,尽量使其包扎头形成球体,以消除接头外的电气不均匀分布,消除尖端放电点,再用35kV热缩管加大范围包裹,以阻断放电通道。
调整套管内母线位置,使其尽量居中,从而改善套管内部电场分布,使之尽量均匀,有效提高空气间隙的击穿电压,还可减轻或避免电晕现象,减缓套管的绝缘老化。触头盒内母线排端部，应消除其尖角、毛刺，开关柜内其他部位的母排及带电体也要有倒角，使场强均匀分布，消除放电隐[1]。
采用以上改造措施后,开关柜没有再发生因绝缘薄弱和不均匀电场造成的放电现象。
2、优化开关柜内运行环境
加强变电站文明生产和变电站的通风管理,定期清理开关室内卫生,避免室内出现浮尘,在开关室内加装除湿机,保持开关室内清洁和良好的温湿度环境。
在两侧开关柜柜体开孔并安装百叶窗,开关柜顶部装设排风扇。投入自动时,当开关柜内湿度达到 40%,热风循环干燥系统开始运行。当湿度减小到25%, 热风机停止,系统终止运行。手动运行时,由运行人员根据柜内湿度、温度等情况手动启停排风扇。在 开关柜内安装加热装置,防止凝露发生。110kV银通站的排风扇和除湿机投入运行后,室内湿度控制在40%以下,柜内湿度控制在35%以下,柜内没有发现蓝紫色光晕,母线室内放电声音明显减小,没有再发生严重放电和短路跳闸事故。 组织定期开展开关柜电缆通道普查,结合停电工作,使用防火材料封堵开关柜与高压电缆沟的通道,防止电缆沟内潮湿气体和灰尘窜入柜内,造成绝缘强度降低。
3、加强变电站谐波治理
对变电站的消谐装置进行定期试验,保证消谐装置可靠运行,同时对存在谐波源的变电站进行定期谐波测试,加强对谐波的实时监控,使谐波对变电设备产生的不利影响降到最低。
四、预防开关柜放电的几点建议
1、严控进货质量
购买设备时,在技术条件书中明确通风、加热除潮的要求。严把设备招标关,严防产品质量不高的高压开关柜进入电网运行。
2、提高施工工艺
开关柜是以空气绝缘配合复合绝缘的产品,且复合绝缘所占比重较大。生产工艺注意：绝缘件应光滑、平整,不能有毛刺；铜排断口应倒角和去毛刺；不应将铜排搭接口放在套管内；螺钉露牙不应过长,并应长短一致:在关键部位应采用圆头螺钉；柜体应采取通风、除 湿、防凝露措施。
3、加强变电站运行管理
变电站竣工运行后一般有相应的输电工程,电 缆沟盖板需要打开,容易产生电缆沟盖板损坏、开关柜与电缆沟封堵不严等间题。这些间题是造成开关柜内部放电的潜在因素。严格工程验收标准,加强 变电站的日常巡视,发现间题及时整改。
开关柜是一种很重要的电力设备,其安全运行是电力系统供电可靠的重要保证。通过对放电事故的分析与治理,可以为以后的 设备运行管理提供重要依据,也有利于防范该类事故的再次发生。
参考文献：
[1]艾新法，汪锋。《10-35kV高压开关柜隐患和故障分析及预防》，中国电力出版社，2015-05-01.
论文作者:霍连明,马亮亮,成晓佳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
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