高壓開關(guān)柜絕緣事故分析及處理

姜軍

摘要：由于在設(shè)計、制造、安裝和運行環(huán)境、設(shè)備維護、線路通道方面存在著不同程度的問題，高壓開關(guān)柜經(jīng)常發(fā)生事故。其中，絕緣事故所占比例較高，造成的后果也很嚴(yán)重。本文對一起高壓開關(guān)柜絕緣事故進(jìn)行分析，通過對現(xiàn)場故障的處理，提出了相應(yīng)的維護整改措施。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；絕緣事故；處理

中圖分類號：TM59文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671-864X（2016）02-0200-02

一、事故案例

某供電公司110kV變電站5面10kV開關(guān)柜（型號PID105）運行中手車整體被燒黑，開關(guān)動觸頭絕緣套管被燒焦 ，上端靜觸頭被嚴(yán)重?zé)龘p，其支撐絕緣套管被燒熔，柜間擋板被燒穿，相鄰的幾個開關(guān)柜母排表面和二次接線柜均覆蓋黑灰。對現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，空氣環(huán)境非常潮濕，有凝露現(xiàn)象。

該變電站10kV接線采用單母線分段接線方式。事故是由其10kVⅠ段PT柜發(fā)生閃絡(luò)造成，弧光造成曾10kVⅠ段母線短路，隨即發(fā)生絕緣材料（母線上的絕緣材料還是與之相連的）燃燒起火，火勢直接燒穿開關(guān)柜之間絕緣擋板，殃及其他四面柜。此次事故造成10kVⅠ段5面開關(guān)柜及曾10kVⅠ段母線燒損，10kV高壓室所有開關(guān)柜均覆蓋黑灰，絕緣有不同程度降低。事故發(fā)生后，該供電公司立即組織人員對事故現(xiàn)場進(jìn)行檢查分析。

二、原因分析

（一）絕緣爬距及空氣間隙不夠l0kV開關(guān)柜絕緣事故中，在過電壓作用下或運行電壓下發(fā)生相間電弧事故居多，從大量的事故實例分析，絕緣強度薄弱，絕緣等級低，設(shè)備、材料質(zhì)量差等是事故的根本原因。電氣設(shè)備絕緣泄漏比距偏小，絕緣薄弱是開關(guān)柜的共同缺點。柜內(nèi)支持絕緣子有部分爬距140-145mm，個別的僅為130～135mm，按泄漏比距計算則分別為1.33-1.38cm/kV及1.24-1.29cm/kV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于變電站I級污穢所要求的比距2.0cm/kV（中性點非直接接地系統(tǒng)）及1.7m/kV（中性點直接接地系統(tǒng)）。開關(guān)柜內(nèi)對地絕緣距離和相間距離也小于125mm的要求，有的僅70-95mm。這種絕緣狀況，在系統(tǒng)稍有擾動而過電壓不高的情況下即產(chǎn)生絕緣閃絡(luò)，易引發(fā)事故。

（二）設(shè)備制造質(zhì)量及工藝不良絕緣子內(nèi)部絕緣強度降低，環(huán)氧繞注電流互感器絕緣老化，正常運行電壓下，產(chǎn)生爬電，最終發(fā)展成對地閃絡(luò)。以及絕緣元件上的污穢物受到潮濕，形成了電解質(zhì)薄膜，此時在電場作用下，泄漏電流相應(yīng)就增加，常在陰、雨、霧、雷等惡劣氣象條件下常造成瓷瓶閃絡(luò)接地短路等，使設(shè)備引發(fā)事故。也是破壞絕緣的主要原因。制造質(zhì)量及裝配質(zhì)量對開關(guān)柜整體耐壓水平有很大的影響。開關(guān)柜內(nèi)的有些元件可以通過耐壓試驗，但開關(guān)柜整體卻通不過，原因是裝配質(zhì)量差。如緊固螺絲不規(guī)則，擰緊后螺桿長出螺母過多；有的支持瓷柱的緊固底板成“丁”型，在支持瓷柱處作特殊處理，這樣不僅縮短了絕緣距離，而且造成電場局部集中。開關(guān)柜內(nèi)的“五防”措施不完善，開關(guān)機械聯(lián)鎖部分不靈，合、分閘位置不明顯，經(jīng)常造成誤合、分閘。另外，支持瓷柱質(zhì)量差，動穩(wěn)定性能差，在短路電流沖擊下發(fā)生斷裂，造成事故擴大。

（三）環(huán)境條件的影響開關(guān)柜運行的環(huán)境條件是導(dǎo)致開關(guān)柜發(fā)生絕緣閃絡(luò)的主要原因，大氣污染不斷加劇，逐漸污染了電力設(shè)備的絕緣子、套管及母線。分析多年來污閃事故，總結(jié)出發(fā)生污閃的原因主要有二：第一（客觀存在的）是污穢和潮濕兩個因素同時存在于絕緣子的表面，灰塵附在絕緣子表面，在干燥的時候，絕緣電阻仍然很高，所以在干燥氣候下不發(fā)生污閃。清潔的水電阻也很高，如果絕緣子不臟污，它雖然受潮了，但絕緣強度仍很高，這里也不發(fā)生污閃。一般情況下，干旱氣候持續(xù)的時間較長，絕緣子及母線積污多了。這時又突然下霧，而下霧的時間較長（一般2～3小時），污穢被霧水充分地潮濕，此時產(chǎn)生污閃的可能性較大。第二（人為原因）是絕緣子串的泄漏距離偏小，不能適應(yīng)污穢和潮濕的環(huán)境。污閃是在絕緣電阻下降、泄漏電流增大到一定程度時才發(fā)生的。在同樣的污染受潮和同樣的電壓下，如果絕緣子的泄漏距離較長，泄漏電流增長就比較快，泄漏距離越長，電弧的弧徑就越長，閃絡(luò)就難以發(fā)生。如果絕緣子的泄漏距離小，放電容易跨接兩端電極，從而發(fā)展閃絡(luò)。

三、事故處理

（一）事故發(fā)生后，檢修人員將所有手車開關(guān)柜手車推出，用酒精擦拭干凈，更換燒損開關(guān)柜及母線銅排，清掃母線銅排，并用酒精擦拭干凈，將母線連接好并用高壓絕緣自沾膠帶包扎，將開關(guān)柜蓋板全部拆下來清掃并裝復(fù)，清掃并檢查所有開關(guān)柜二次回路。

（二）將開關(guān)柜之間絕緣隔板全部拆下來更換為環(huán)氧或SMC材料隔板。

（三）按國家電網(wǎng)典型設(shè)計圖要求重新改造該變電站10kVPT柜，使避雷器與母線之間有一斷開點，只要將手車?yán)?，就能檢查維護避雷器。確保不同相的導(dǎo)體之間和導(dǎo)體至接地間凈距應(yīng)保證在125mm以上，各開關(guān)柜空氣絕緣凈距離和爬電比距都符合《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》規(guī)定。

（四）保持10kV高壓室空氣干燥，在10kV高壓室內(nèi)安裝空調(diào)，夏天可以降低室內(nèi)溫度，冬天可以抽出室內(nèi)濕度，確保設(shè)備不受外部天氣影響。

（五）制定周密的運行維護措施，定期檢查開關(guān)柜的絕緣情況。同時在運行中還要加強清掃。要貫徹“逢停必掃”的原則。

四、防范建議

（一）嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程嚴(yán)格貫徹執(zhí)行《電力設(shè)備過電壓保護設(shè)計技術(shù)規(guī)程》、《電業(yè)安全工作規(guī)程》及有關(guān)過電壓保護的各項“反措”要求，強化電力設(shè)備過電壓保護等技術(shù)管理，落實有關(guān)反事故技術(shù)規(guī)范和措施，嚴(yán)格執(zhí)行“兩票三制”的管理，杜絕誤操作引起的事故。必須進(jìn)行定期預(yù)防性試驗，必要時縮短試驗周期，使設(shè)備保持良好狀態(tài)。

（二）確保安全凈距。

（三）加大絕緣爬距外絕緣爬距不得小于195mm，環(huán)氧絕緣材料的不得小于205mm；對于絕緣較低的絕緣子，應(yīng)更換符合要求的瓷瓶絕緣子或復(fù)合材料的絕緣子，污穢較嚴(yán)重的場所絕緣瓷瓶加裝污穢合成傘瓷裙或更換防污型絕緣子。導(dǎo)電銅排或鋁排加熱縮絕緣套也是很好的方法，這樣既能有效地防止帶電裸露造成人身傷亡危險，又可防止鹽霧污閃及有害氣體對導(dǎo)電銅排或鋁排的腐蝕。定期進(jìn)行外絕緣爬距校驗，選用適用于所處地區(qū)污穢等級的高壓開關(guān)柜及其部件。Ⅱ級污穢場所爬電比距≥18mm/kV；Ⅲ級污穢場所爬電比距≥20mm/kV。

（四）選擇合適的防護等級IP2X能阻擋手指或直徑大于12mm、長度不超過80mm 的物體進(jìn)入IP3X能阻擋直徑或厚度大于2.5mm的工具、金屬絲等物體進(jìn)入IP4X 能阻擋直徑大于1.0mm 的金屬絲或厚度大于1.0mm的窄條等物體進(jìn)入IP5X能防止影響設(shè)備安全運行的大量塵埃進(jìn)入，但不能完全防止一般灰塵進(jìn)入。

（五）嚴(yán)格執(zhí)行安裝技術(shù)規(guī)范，做好維護監(jiān)控管理工作，防患事故于未然。高壓開關(guān)柜的金屬骨架及其安裝于柜內(nèi)的高壓電器組件的金屬支架應(yīng)有符合技術(shù)條件的接地，且與專門的接地導(dǎo)體連接牢固。凡能與主回路隔離的每一部件均應(yīng)能接地，包括利用隔離開關(guān)切換到接地開關(guān)合上的位置來實現(xiàn)接地。每一高壓開關(guān)柜之間的專用接地導(dǎo)體均應(yīng)相互連接，并通過專用端子連接牢固。高壓開關(guān)柜中各高壓電器組件的隔板，一般是金屬制成，與外殼具有相同的機械強度并接地。高壓開關(guān)柜內(nèi)的斷路器、負(fù)荷開關(guān)、接觸器及其操動機構(gòu)必須牢固地安裝在支架上，支架不得因操作力的影響而變形；斷路器、負(fù)荷開關(guān)、接觸器操作時產(chǎn)生的振動不得影響柜上的儀表、繼電器等設(shè)備的正常工作。互感器安裝的位置應(yīng)便于運行中進(jìn)行檢查、巡視，且在主回路不帶電時，便于人員進(jìn)行預(yù)防性試驗、檢修及更換等。

（六）凈化環(huán)境，封堵孔洞，嚴(yán)防潮氣和小動物進(jìn)入。對通風(fēng)窗和抽風(fēng)機加裝網(wǎng)柵或濾網(wǎng)，降低進(jìn)入開關(guān)室的塵埃，凈化通風(fēng)；對較潮濕的高壓室加裝熱能燈加熱或去濕裝置?？照{(diào)系統(tǒng)按N-1運行。進(jìn)出電纜孔用阻燃料封填，對可能進(jìn)潮氣的柜孔也實行封堵，以防止潮氣和小動物鉆入。加強設(shè)備運行維護，做到逢停必掃，強化運行維護，保證絕緣良好狀態(tài)，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘長明，劉剛，熊炬，董泉，王曉陽，袁斌.高壓開關(guān)柜絕緣事故的分析及防范措施[J]. 高壓電器，2011，07：90-93.

[2]何肖軍，徐志斌. 高壓開關(guān)柜絕緣性能檢測與故障診斷技術(shù)研究[J]. 浙江電力，2010，05：6-10.

[3]徐國浩. 高壓開關(guān)柜絕緣事故的分析及防范對策[J]. 中國科技信息，2006，14：94-95.

[4]沈牧宙，陳中楣，張建業(yè). 一起開關(guān)柜絕緣事故的分析及防范措施[J]. 科技視界，2012，35：204-205.

[5]吳能成. 一起高壓開關(guān)柜絕緣事故的分析和處理[J]. 科技與企業(yè)，2013，13：316.