一、开关柜内放电类型
1、金属间隙放电
这类缺陷主要发生在母线与穿柜套管之间。在早年生产的穿柜套管中，为了改善电场的分布，在穿柜套管内侧增加了一层金属屏蔽，用屏蔽销与母线相连。早年的屏蔽销均为“П”型，在其安装过程中，易发生偏斜导致接触不良，由此产生间隙放电。此类放电具有不可逆行，其放电强度随着时间的增加而增大，最终会引起穿柜套管击穿。此类放电缺陷位置相对固定，特征表象比较明显，人耳可听见放电声，用开关柜局部放电测试仪在开关柜结合处可测得较大的放电量。此类缺陷一般采用更换屏蔽销的方式消除，目前屏蔽销已改型为“D”型，可改善接触不良的情况，但是更换时需要拆除部分母线、触头盒，工作量较大。目前部分厂家使用等电位线，采用螺栓固定的方式，相对屏蔽销，此类方式在验收时检查较为方便、安装快捷，更换时不需要拆除母线、穿柜套管，工作量小。
2、金属尖端放电
此类缺陷主要集中在分支母线与触头盒固定处。在部分厂家生产的开关柜中，分支母线末端未做倒角处理，其尖端处对触头盒的场强最大，易产生放电，特别是在触头盒绝缘强度降低时。
3、绝缘件间隙放电
在开关柜中，由于空间相对狭小，应用了大量的绝缘部件以改善电场分布、提高绝缘强度，如穿柜套管、触头盒、触头盒边衬、支柱绝缘子、绝缘护套等。从理论上将，即便是最高级的绝缘材料，其表面仍然是存在部分电场的，虽然其强度较小，但是仍然可以引发局部放电。由于绝缘部件安装时存在缝隙，在电场的作用下降出现放电。在绝缘良好的情况下，此类放电可以忽略，但是当绝缘强度降低，易产生大范围的局部放电。目前对此问题尚无良好的解决方案，只能采取措施保证绝缘强度不降低。
4、金属对绝缘件放电
这类缺陷一种与第一类缺陷一致，主要发生在穿柜套管处，但是穿柜套管型式不一样，无屏蔽层、等电位线，母线与穿柜套管之间的电场分布不均匀，产生放电。另一种就是绝缘劣化放电，可以存在于各个绝缘件处，其放电能量大小不一，不同的放电原因引发的后果是不一样的。
5、二次回路放电
此类缺陷相对较少。在开关柜运行过程中遇到的两次情况均为支柱绝缘子尾端电压感应器引线断裂，相当于电压回路开路，导致其对绝缘子放电。在工程验收时加强验收可避免此类问题。
二、开关柜放电原因
通过以上描述可以看出，开关柜内引发放电主要有3个方面的原因：
1、金属接触不良。2、电场分布不均匀。3、绝缘强度下降
对于金属进出不良缺陷，在工程验收阶段加强验收，选用改良型屏蔽销或等电位屏蔽线一般可以消除。对于电场分布不均匀，一般可以采用带屏蔽的穿柜套管、金属尖端倒角处理等方法改善。下面对绝缘强度下降方面进行重点分析。
从多年开关柜运行的情况来看，导致绝缘件绝缘强度下降的原因主要有两个：表面脏污和受潮，脏污会加剧受潮的影响程度。绝缘件在电压作用下，其表面泄露电流是始终存在的，当绝缘脏污和受潮后，表面泄露电流增大，其表象就是放电能量增大。在没有人为干预的情况下，这类缺陷是一种恶性循环，最终导致绝缘击穿。所以保持绝缘件绝缘强度是避免放电发生的最根本手段。
1、表面脏污的原因
表面脏污有两个阶段：一是基建阶段积污，二是运行阶段积污。目前来说，基建阶段是最主要的积污过程。
在目前的基建模式下，工期一般都较为紧张，一般在楼体工程初步完成阶段就开始进行开关柜安装，而此时地面、墙面都未进行处理，门窗尚未安装。在开关柜安装完成后，才进行室内装修，其产生的扬尘都洒落在绝缘件上，这个过程一般长达半年以上。由于在此阶段开关柜的加热除湿装置尚未开始投入运行，扬尘会逐渐吸收水分附着在绝缘件上。在投运前，施工部门会对绝缘件表面进行清洁，但是由于开关柜内部空间狭小，无法进行全面清洁，仅能使用吸尘器。但是，使用过吸尘器的人都知道，它仅能有效清洁浮尘，对于已附着到绝缘件上的尘土是无能为力的。
在运行阶段，当设备通电后对扬尘具有一定的吸附作用。由于开关柜没有密封要求，且目前开关柜压力释放通道一般都已改成网状结构，扬尘可以轻易地进入。
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2、受潮的原因
在所有的开关柜故障中，除去设备本身的问题，其余的基本上都有受潮因素的身影。潮气可以导致一次设备锈蚀，引发发热缺陷；导致传动机构锈蚀，导致开关分合异常；导致二次回路绝缘降低，引发直流接地或回路报警；导致绝缘强度降低，引发放电或击穿。
在基建阶段，由于门窗安装不完善，加热除湿装置未投入运行，空气中的潮气易吸附到绝缘件上。
在运行阶段，是设备受潮的主要阶段：
（1）墙体渗水。这是由于基建阶段墙体施工工艺不当，且目前的墙体使用的基本上都为空心砖，渗水性较强，在运行多年后，墙体产生裂缝，雨水逐渐侵入。此类问题在雨季较为突出。雨水在室内蒸发导致室内空气湿度增大，引起绝缘件吸潮。
（2）电缆沟、电缆夹层漏水，这是高压室水汽的主要来源。目前电缆沟的封堵主要侧重防火方面，防水效果不佳，在夏季多雨季节，部分高压室电缆沟内积水可达20cm以上。雨水一部分蒸发到高压室内，另一部分从顺着电缆间缝隙进入开关柜内部引起受潮。
（3）穿墙套管固定铁板边沿渗水。目前固定铁板与墙面结合处一般采用打密封胶的方式进性密封。运行时间较长后，密封胶老化开裂，导致雨水侵入。此时雨水可直接进入封闭母线内部，引起绝缘受潮。
（4）全绝缘、半绝缘母线进水。早期采用的全绝缘、半绝缘管母线两头均未进行封堵，当变压器侧高于开关柜侧时，雨水可能顺着管母线直接进入开关柜，导致绝缘受潮。曾经对某绝缘管母线检查时发现其内部三分之一都已被水浸没。
（5）开关柜内加热、除湿装置不能有效工作。目前的开关柜内一般都装有两个加热器，一个在电缆仓，一个在开关仓，都在其下部，一般都由温湿度控制器控制自动投入运行，也有长期投入运行的。在设备投运验收阶段，验收人员往往会忽视温湿度控制器的验收，其出厂设定的温湿度参数可能无法满足运行需求，导致加热器无法正常工作，引起水汽在绝缘件表面聚集。另一方面，早期的开关柜结构不合理，其压力释放通道不具备通风功能，水汽进入开关柜后，在加热器的作用下一般形成两个循环：一是电缆仓，水汽蒸发，上升到柜体中上部后，由于没有出口，会逐渐凝结成水滴，顺着柜体流至绝缘件上；二是通过开关柜下触头盒的缝隙进入开关仓，再通过上触头盒进入母线仓，由于母线仓没有加热器，水汽在其内部凝结并会顺着分支母线流至上触头盒内，导致导体锈蚀、绝缘受潮。这也是为什么在同一个开关柜内上触头盒锈蚀、放电问题比下触头盒严重的原因。
三、防止绝缘强度下降的措施
1、防止表面脏污的措施
在基建阶段，为了有效防止开关柜脏污，可采取一个简单有效的方法，即在开关柜安装完成后立即用塑料薄膜进行全覆盖。
（1）在运行阶段，绝缘件吸尘是无法避免的，只能采取降低室
内扬尘总量的方法来减缓吸尘速度。一是定期清洁地面，防止尘土积聚；二是室内安装除湿机，其在除湿的过程中也可以起到对空气进行清洁的效果。
（2）对于已吸附尘土的绝缘件，应逐个进行擦拭。目前也有一些清洗产品，可在绝缘件表面使用，且不会破坏其绝缘性能。
（3）对于运行多年的开关柜，应结合停电进行清理。
2、防止绝缘受潮的措施
在这一方面，实际上分为两个方向，一个是预防措施，一个是补救措施。预防措施主要体现在变电站设计、建设阶段，补救措施主要在运行阶段。
（1）在设备订货选型阶段，一是选用网状柜顶封板，最好带有通风设备；二是合理设计加热除湿回路，加热回路必须满足加热器全部投入的总电流。
（2）变电站建设阶段，一是在高压室采取必要的除湿措施，墙体施工要充分满足其技术条件，电缆沟、电缆夹层进入室内处做好防水措施，并在其内部低洼处安装排水装置；二是做好墙面与出线设备、门窗的密封；三是管母线直接进入开关柜的两端做焊死处理，安装时做微调，保证柜端略高于变压器端，或尽量采取避免母线直接进入开关柜的方案。三是高压室安装必要的除湿装置，如空调、除湿机等
（3）在运行阶段，对电缆沟、电缆夹层封堵情况进行检查，及时整改、恢复防水不完善的部位，在高压室加装除湿装置，结合停电改造、维修开关柜加热回路，保证其正常工作；更换开关柜顶板，使其在满足安全标准的同时实现通风性能；对于轻微受潮的绝缘件，在做好以上措施的前提下可不做处理或局部进行修复处理；对于受潮严重、绝缘性能严重下降的绝缘件进行整体更换。
作者简介：
刘代，（1984.04），2003年参加工作，国网东营供电公司工程师，从事继电保护、电气自动化设备检修工作13年）
论文作者:刘代,张磊,王艳冲
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/13
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