摘要：40.5kV高压开关柜绝缘故障频繁出现，主要是由于空气绝缘净距离较小、绝缘材料性能下降、复合绝缘材料的应用不当及绝缘材料质量和性能不达标等因素。鉴于此，文章将对绝缘故障和缺陷进行简要分析，并提出针对性解决措施，以供借鉴。
关键词：高压开关柜；绝缘故障；解决措施
当前，我国电力系统发展速度明显加快，40.5kV高压开关柜也在不断增多，其综合性能对开关柜的运行状态有着十分显著的影响，现阶段40.5kV高压开关缘故障日益频繁，产生故障的主要原因是柜内绝缘存在较大缺陷，这需要我们应对此予以高度重视。
1高压开关柜故障分析
调查显示，40.5kV高压开关柜主要有三种故障，一是绝缘缺陷引发的故障，二是元件引发的故障，最后是柜内过热引发的故障。绝缘故障在三种故障中所占的比重最大，因此绝缘缺陷是40.5kV高压开关柜发生故障的关键。
绝缘故障的发生与相对或相间对地空气绝缘净距离不足、复合材料绝缘配合不佳、绝缘材料性能和质量较差、材料自身性能弱化和运行环境复杂等因素有着十分密切的关系，绝缘故障的产生通常受到多个因素的共同作用，使得绝缘故障本身具有复杂性。
2 40.5kV高压开关柜绝缘故障的原因分析
40.5kV高压开关柜绝缘故障出现的原因有很多，若要全面的认识故障和解决故障，我们就必须采取有效的措施对引发故障的原因进行全面的分析。
2.1空气绝缘净距较小
在40.5kV高压开关柜绝缘故障产生的原因中，空气绝缘净距离不足，不能很好地满足安全要求是主要原因，行业标准对绝缘净距离有十分明确的规定，如设备仅以空气为绝缘介质，则相间与对地部位的最小间距应在30cm以上，带电体与开关柜门之间的距离要在33cm以上。当前，40.5kV高压开关柜不能达到最小安全净距的要求。为了保证开关柜的运行安全，当前，市面上主要采用绝缘各班和热缩套等装置阻隔导体，从而确保设备的绝缘性能。例如，很多公司均在相间带电部位安装了绝缘隔板，空气净距离一般在25-28cm之间，均未超过30cm，所以若要保证最小安全净距离能够满足规定的要求，则开关柜的宽度需在16m以上。
2.2复合绝缘配合不合理
如果40.5kV高压开关柜的生产商不能按照生产规范的要求设置绝缘隔板，就会使绝缘隔板与带电体间的空气绝缘间隙不足，进而会出现复合绝缘的情况。40.5kV高压开关柜设置绝缘隔板后，带电体与绝缘隔板、绝缘隔板和接地体之间都会留有空气间隙，通常我们将这种情况称为复合绝缘。其能够控制相对地或相间带电距离，从而避免设备占用较大的空间，保证绝缘的效果。但是，这种方式也可能会引发较多的绝缘故障，同时其故障原因也具有较强的复杂性，在运行中会受到很多因素的影响，因此设备的绝缘效果也不够理想。
行业规定中明确要求，带电体和绝缘隔板之间的空气绝缘间隙应在6cm以上，但是当前，很多40.5kV高压开关柜都无法达到这一要求，且这种现象还会导致带电体与绝缘隔板之间的空气间隔过小。受到外部环境变化的影响，带电体高电位场较为密集且分布较广，局部气隙放电的几率也有所增加，影响了设备的绝缘性能。另外，其也加速了绝缘隔板的老化，严重影响了绝缘隔板的绝缘性能。
2.3绝缘材料质量及老化问题
以往40.5kV高压开关柜主要采用酚醛树脂、聚氯乙烯与聚碳酸酯等作为其绝缘材料，但是在材料应用中，其会吸收空气中的水，长此以往，绝缘材料受到热效应的影响会发生劣化反应，从而影响了材料的耐压性能，加大了绝缘故障的发生几率。此外，这种材料本身也容易携带静电荷。高压开关柜在运行的过程中，也容易出现绝缘材料受到温度应力的影响而损毁的问题。
现阶段，40.5kV高压开关柜绝缘隔板主要采用片状模塑料，这种材料在性能上有着十分明显的优势，但是在应用的过程中也会发生材料断裂或电流损坏材料表面的现象，对材料自身的绝缘效果产生极大破坏。出现这种现象的主要原因是片状模塑料自身的质量和性能存在较大的缺陷，且开关柜绝缘材料在长期应用过程中，发生老化问题也是绝缘故障发生的重要原因。
2.4母线套管气隙放电
未采取屏蔽设计的母线套管和主要母线并没有严格按照要求在套管内采取居中安装的方式，与带屏蔽设计的套管相比，其周边空气的带电场强度较大，而且，空气间隙分布不均，故而增加了局部放电的可能性。如某电力企业的高压开关柜母线套管的放电声音十分明显，在检查中发现有电量，停电检修时，发现该高压开关柜的母线套管没有进行屏蔽设计，测量开关柜母线套管周围的空气电场分布情况，并与双重屏蔽的母线套管周围空气分布情况进行对比，发现无屏蔽设计的套管电厂强度不均更为明显。二者对比情况如表1所示：
表1 带有屏蔽设计与不带屏蔽设计的母线套管内电场强度与场强不均匀情况
其中，平均场强=电压最高值/空气净距=Um/d；场强最高值分别包括：空气场强最高值与套管内场强最高值；场强不均匀系数的计算方法为：空气场强不均匀系数=空气场强最高值/空气场强平均值，套管内场强不均匀系数=套管场强最高值/套管场强平均系数。若定期场强不均匀系数为1，则电场强度均匀；若场强不均匀系数在1-2之间，则电场强度略有不均；若电厂强度在4以上，则可判断电场强度不均匀。模拟真空套管：Um=95kV；d=55cm，平均场强为173kV/mm-1。
比较双重屏蔽与无屏蔽母线套管空气电场强度与强度的不均匀程度可知，无屏蔽母线钛管的空气场强度及电场强度不均匀现象较为明显，因此发生局部气隙放电现象的可能性也更大，最终出现绝缘故障。
3 40.5kV高压开关柜绝缘故障的有效对策
为有效确保开关柜绝缘的质量和效果，我们应采取多种有效的对策防止40.5kV高压开关柜在运行的过程中出现绝缘故障，以下笔者对使用中和未安装的高压开关柜绝缘故障处理的有效对策进行简要分析。
3.1处于使用状态的开关柜绝缘故障处理措施
对于正在使用的40.5kV高压开关柜，工作人员应采取多种有效的检测方法，检测开关柜局部放电情况，同时还要着重检测绝缘隔板老旧的开关柜。在停电和停机状态下，需加强对常见故障的诊断和排查，在排查中尤其要注意安装绝缘隔板后的，最小空气净距和带电体与绝缘隔板的复合绝缘最小气隙。在绝缘隔板的检测和排查工作中，应重点检查运行时间较长的高压开关柜，并且还要定期检查其绝缘隔板，明确绝缘隔板的吸水情况，确定绝缘隔板的拉伸强度是否能够达到绝缘的要求。若发现有缺陷的绝缘隔板，需第一时间更换，将无屏蔽设计的母线套管更换为双重屏蔽设计的母线套管。
3.2未安装的40.5kV高压开关柜绝缘故障处理措施
首先，我们可以适当调整设备的宽度，保证设备宽度达到16m，让设备内的空气绝缘净距能够满足规定的要求，与此同时还要加强对设备相间与对地最小气隙的控制，保证其在30cm以上，带电体和绝缘体之间的最小气隙在33cm以上。在没有安装的高压开关柜当中，需减少绝缘隔板和热缩套的使用数量，并且安装双重屏蔽设计母线套管。再者，在配电室中还应采取有效措施加强防尘和防潮的效果，防止灰尘和水分引发局部放电和材料老化问题。
4结语
高压开关柜的绝缘性能对电力系统的平稳运行有着十分显著的影响，40.5kV高压开关柜在电力系统中得到了广泛的应用，但是其在运行中由于多种因素的影响会出现绝缘故障，故而为了确保开关柜的正常运转，我们必须采取有效措施对其予以有效的预防和处理，进而有效防止安全事故的发生。
参考文献：
[1]陈思良，丛会鸾.40.5kV高压开关柜绝缘故障原因分析[J].电子制作，2018（1）
论文作者:赵美莲
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2019/1/3
标签：开关柜论文; 隔板论文; 高压论文; 故障论文; 套管论文; 场强论文; 母线论文; 《基层建设》2018年第32期论文;