浅谈35kV及以下高压开关柜受潮绝缘击穿故障及处理措施

浅谈35kV及以下高压开关柜受潮绝缘击穿故障及处理措施

刘君伟

云南电网有限责任公司丽江供电局  云南 丽江 674100

【摘要】电力供应是人们日常生活主要能源供应之一，也是社会繁荣发展可靠基石，因此做好电力设备的维护与管理，保障电力系统安全稳定运行是电力企业主要责任。高压开关柜其占地空间小、安装简单其节约用地等优点，部分取代了传统的敞开式开关设备，在电网系统中得到广泛应用。但实际运行中诸多问题不断凸显，例如设计缺陷、安装缺陷（电缆）以及防潮能力不足等，已严重影响到电网的安全稳定运行。其中以防潮问题尤为突出，做好开关柜防潮治理意义重大。

【关键词】高压开关柜；绝缘击穿；试验检查；故障原因；防范措施

【前言】为了节约土地资源已将大部分户外敞开式电力设备技改为室内高压开关柜，室内高压开关柜使用占比高达80%，改造工程目前还在持续开展。可见高压开关柜已成为电力系统主流设备之一，具有其占地空间小、安装简单、设备集成度高、安全性高等优点，但在实际运行中也因设计缺陷、安装缺陷（电缆）以及防潮能力不足等因素发生故障，直接影响到了人民正常生活用电。结合近年来发生的两例高压开关柜绝缘击穿故障进行总结分析。

【案例一】35kV高压开关柜受潮绝缘击穿故障

某35kV变压器差动保护差动速断动作出口，切除35kV 1号主变301断路器、001断路器。因发生主变差动保护动作，判断故障位置定在35kV主变高低压两侧电流互感器所在区间，作业人员对35kV 1号主变本体、35kV 1号主变高压侧301断路器柜内、35kV 主变低压侧001断路器柜内设备以及35kV主变高低压侧套管至穿墙套管、引流线和导流排进行了逐一检查，最终发现35kV主变高压侧301断路器柜内导流排上有明显放电痕迹，绝缘防护罩内存有大量凝露，母线排氧化严重。

该变压器地处海拔约为1800米，昼夜温差接近10℃，而301断路器柜的母排室没有通风排气空气孔，水分不断在母排室聚结，造成母排室内空气湿度处在较高水平。35kV三相引流母排金属裸露部分相间距离不满足《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范GB50149-2010》要求，按海拔修正系数计算后相间距离应不小于330mm，而现场母线相间距离仅有290mm，由于系统电压升高变化，空气湿度增加等因素，最终超过相间距离耐受电压发生相间击穿短路故障。

【案例二】10kV高压开关柜击穿故障

上海第一开关厂生产的KYN28C-12高压开关柜，巡维工作中有发现开关柜存在受潮情况，开关柜局放结果正常，但10kVⅠ段母线开关柜存在放电现象。检查发现手车已严重烧蚀，而烧蚀严重的部分主要是熔断器、隔离手车支持绝缘子。对隔离手车及柜内导电部分检查，发现隔离手车动静触头并未烧蚀，说明导电部件回路无异常。对母线进行绝缘电阻测试，10kV母线绝缘A相:1GΩ、B:90MΩ、C:67MΩ，低于历史值的70%。检查开关柜导体对地等的空气间隙距离均满足大于125mm的要求，闪络支持绝缘子表面无裂纹、破损，闪络绝缘子的爬电距离也满足要求。开关柜有长期受潮现象来分析，判断该击穿故障的主要原因是10kV线路发生接地，正常相电压升高，10kV高压室绝缘子表面绝缘性能下降导致闪络击穿，进而发生短路故障。

直接原因：高压开关柜呈现高湿度环境，空气介质的绝缘性能大大下降，同时高压电极在高湿度环境中非常容易发生局放放电，固体绝缘材料在高湿度的环境下，其绝缘性能发生了很大的变化，且在局部放电的影响下，逐渐造成固体绝缘材料的老化，而固体绝缘材料的电老化和环境老化通常是不可逆的，因此设备长期在高湿度累积作用下最终造成绝缘介质击穿故障。

间接原因:1.设备制造工艺不满足，高压开关柜后及上顶密封板未开设防尘百叶窗通风孔，柜内空间与高压室相对隔离，高压室除湿空调作用效果降低，柜内空气无对流造成潮气停留在柜内。2.高压开关柜底板、二次电缆进线孔和电缆室的一次电缆进线孔密封不严，潮气可从缝隙通道进入。3.高压开关柜底部投用加热除湿板，空气流通不畅的环境内装设加热除湿板，此时加热除湿板发挥反作用，犹如一个抽水泵，将底部渗入的低温潮气加热后输送至上部低温绝缘件表面及弯转空间内。长期持续作用下可能满足产生凝露的两个条件：a、空气与设备（部件）表面存在较大温差，b、空气湿度达到一定程度。

4.高压室密封不严，通风口、窗户与外界环境相通，外界潮气很容易进入室内，导致设备受潮。除湿空调还会持续运行，外界湿空气循环流入高压室内。

防范措施：1.在开关柜内各隔室顶部开百叶窗通风孔，有条件的可安装风机，增加柜内对流，防止潮气停留在柜内。开关柜应安装带温湿度显示装置的湿度控制器，实时监测柜内温湿度；在断路器室、电缆室和母线室底部增装加热板（大发热面积型）。对于加热器除湿效果不好的开关柜可加装防凝露除湿装置，其原理是利用了“温差大时易凝露”的特点，在产品凝水面产生非常低的温度，使空气中水分冷凝在凝水面，并通过排水孔排出柜外。2.高压室进线电缆孔、通往高压室外的电缆沟、每个开关间隔电缆坑之间用瘦水泥进行封堵；对断路器室的二次电缆进线孔和电缆室的一次电缆进线孔的封板进行折弯，将缝隙缩小到0.5mm，再打防火泥封堵。3.绝缘裕度整改。投产前做好验收把关工作，相间、相对地各部位必须满足空气绝缘净距的要求，设计距离还应考虑好海拔矫正换算距离。相间、相对地等空气距离不能满足要求的，必须采取可靠的加强绝缘措施，加强绝缘完好、无破损，设置合理性。4.高压室除排风扇以外，其余通风口应封死。排风扇应加装自动启动装置和自动扇门，平时关闭，工作时打开，保证室外潮气无法进入室内，降低相对湿度或水蒸气量，以改善设备内部环境，提高运行安全性。5.加强设备运维力度。检查监测措施如开关柜温湿度控制器、潮显装置应工作正常并处于开启状态，潮湿季节驱潮装置应切换为手动模式长期投入。定期开展高压开关柜局部放电带电测试及预防性试验，及时发现设备受潮异常情况，早发现早治理，将停电事故从根源上制止。

结束语

采取超声波局部放电检测、交流耐压试验、设备绝缘电阻测试等方法，将高压开关柜受潮隐患早发现早治理。从高压开关柜内外部环境、绝缘系统整体设计及出厂工艺质量等维度做好把关，确保高压开关柜更加安全、可靠、稳定运行，提高电力供应质量。

参考文献

【1】中国南方电网有限责任公司，电力设备检修试验规程，

Q/CSG 1206007-2017

【2】中华人民共和国，电气装置安装工程电气设备交接试验标准，GB 50150-2016

【3】中华人民共和国，电气装置安装工程高压电器施工及验收规范，GB 50147-2016