40.5kV開關(guān)柜絕緣缺陷分析及解決措施

李建軍，應(yīng)兵榮

(1.浙江開關(guān)廠有限公司，浙江　衢州　324000； 2.浙江迪思威電氣股份有限公司，浙江　開化　324300)

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40.5kV開關(guān)柜絕緣缺陷分析及解決措施

李建軍1，應(yīng)兵榮2

(1.浙江開關(guān)廠有限公司，浙江衢州324000； 2.浙江迪思威電氣股份有限公司，浙江開化324300)

40.5kV金屬封閉開關(guān)柜是在變電站中廣泛使用的開關(guān)設(shè)備，由于在設(shè)計、制造存在的問題，會造成運行現(xiàn)場發(fā)生絕緣缺陷。本文對某變電站運行的開關(guān)柜存在的絕緣缺陷從絕緣件、母排等方面進(jìn)行了分析，采用電場分析軟件，找出問題的根源，并提出了改進(jìn)措施?，F(xiàn)場驗證試驗，取得了較好的效果。

開關(guān)柜；絕緣；缺陷

1　前言

40.5kV小型化空氣絕緣金屬封閉開關(guān)柜在220kV和110kV變電站和大負(fù)荷工業(yè)用戶中也取得了廣泛應(yīng)用，但多年的運行經(jīng)驗表明，這種小型化的空氣絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的絕緣性能故障呈現(xiàn)逐年增多的趨勢。

本文對某變電站的5面40.5kV開關(guān)柜運行后存在的缺陷進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并提出了有效的解決措施。

站內(nèi)40.5kV開關(guān)柜開關(guān)柜母線由運行轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)，進(jìn)行絕緣故障問題的查看和統(tǒng)計。

2　絕緣件的放電缺陷

2.1觸頭盒相間放電

觸頭盒的屏蔽設(shè)計不正確，運行后導(dǎo)致相間放電，放電部位集中在兩相觸頭盒搭接處(見圖1)。從現(xiàn)場的觸頭盒屏蔽結(jié)構(gòu)分析，電場主要集中的觸頭盒的中部，因此放電也從搭接縫隙中部開始，并逐漸向兩端擴(kuò)展(見圖2)?，F(xiàn)場運行的觸頭盒的放電也證明這一缺陷。

2.2觸頭盒后部對安裝板放電

由于觸頭盒安裝板設(shè)計不合理，觸頭盒安裝后安裝板部分伸入觸頭盒后部(見圖3)，導(dǎo)致了電場分布改變，形成放電條件(見圖4)。另外觸頭盒安裝板上四方孔的邊緣產(chǎn)生放電(見圖5)。

2.3母線套管氣隙放電

母線套管沒有屏蔽設(shè)計，另外主母線沒有居中安裝在母線套管內(nèi)，導(dǎo)致空氣間隙不均勻，產(chǎn)生的小氣隙放電(見圖6)。套管實際爬電距離只有680mm，不滿足20kV/mm的設(shè)計要求。

圖5　安裝板四方孔的邊緣放電

3　母排搭接、加工、裝配缺陷

3.1母排搭接設(shè)計

母排搭接面設(shè)計在套管端面處，與套管間的空氣凈距離過小，加之空氣潮濕，導(dǎo)致搭接處與套管存在放電，另外母排搭接處存在尖端。

3.2下支排折彎設(shè)計

下支排折彎設(shè)計與觸頭盒出口處搭接，加之靜觸頭盒內(nèi)安裝嵌件設(shè)計不合理，容易導(dǎo)致母排不居中安裝，引起的局部放電。

3.3母排加工工藝

母排端部倒角工藝不規(guī)范引起尖端放電，長時間局部放電會燒毀絕緣，母排尖端的存在是放電的主要原因。

3.4電纜室絕緣板安裝

電纜室絕緣板加裝不合理(見圖7)，改變了互感器、絕緣板間的電場分布，降低了空氣的放電起始電壓。絕緣板沒有起到屏障作用，反而成為放電橋接作用。

4　解決措施

通過對開關(guān)柜放電的問題進(jìn)行系統(tǒng)分析，并采用電場分析軟件，找出問題的根源。

4.1絕緣件選用

絕緣件選用優(yōu)質(zhì)原材料及具有V0級阻燃材料生產(chǎn)的觸頭盒、套管，觸頭盒、母線套管采用具備屏蔽技術(shù)的產(chǎn)品，均勻分布電場，減少沿面放電和局部放電的幾率。

觸頭盒采用進(jìn)口樹脂、阻燃材料并帶屏蔽設(shè)計，分支母排出線口采用改進(jìn)型，能消除電場集中問題，使電場分布均勻。電場分析圖如圖8、圖9所示。

圖8

套管它是極不均勻電場結(jié)構(gòu)，套管中有兩個關(guān)鍵的部位的電場分布極其重要：(1)套管的內(nèi)部的電場問題，(2)套管安裝面周圍電場分布。通過圖9的電場分析來比較兩種套管的電場分布。

圖9

4.2觸頭盒安裝梁改進(jìn)

更換觸頭盒安裝梁，去除多余部分，避免伸入觸頭盒后部，通過仿真軟件對其結(jié)構(gòu)分析，見圖10、圖11。

圖10　改進(jìn)后的電場分布圖

圖11　改進(jìn)前的電場分布圖

4.3母排搭接設(shè)計

改進(jìn)母排折彎設(shè)計及搭接位置，要求搭接引排到套管端面的距離不少于40mm。

4.4母排加工

母排進(jìn)行規(guī)范倒圓角處理，要求靜觸頭處的母排按全圓角處理，搭接處的母排按R5小圓角處理。消除尖端放電效應(yīng)，消除柜內(nèi)毛刺等。

4.5絕緣板安裝

柜內(nèi)絕緣板安裝嚴(yán)格按照DL/T404的要求，帶電體與絕緣板之間的最小空氣間隙應(yīng)滿足40.5kV設(shè)備應(yīng)不小于60mm，絕緣板的切割面做防潮處理，安裝必須居中。

5　改進(jìn)后結(jié)果

經(jīng)過4天的改進(jìn)，對5面開關(guān)柜存在問題進(jìn)行全面改造，對開關(guān)柜進(jìn)行現(xiàn)場驗證試驗，取得了較好的效果。

(1)通過了95kV/1min的工頻耐壓試驗。

(2)對整柜進(jìn)行了局放試驗，單臺整柜局放達(dá)到300pC的要求。

(3)改造后開關(guān)柜主回路電阻比改造前有下降。

6　結(jié)論

本文對運行現(xiàn)場所發(fā)生開關(guān)柜絕緣缺陷現(xiàn)象進(jìn)行了研究，并對其根本原因進(jìn)行了分析。把關(guān)鍵絕緣缺陷與仿真結(jié)果相比較，通過電氣性能測試來驗證仿真的正確性。生產(chǎn)制造廠家應(yīng)從以下幾方面加強(qiáng)控制，確保產(chǎn)品質(zhì)量。(1)絕緣件的設(shè)計、安裝工藝是影響絕緣性能的關(guān)鍵因素；(2)絕緣配合設(shè)計是開關(guān)柜可靠運行關(guān)鍵因素；(3)仿真計算是提高開關(guān)柜絕緣設(shè)計可靠性的有力手段。

[1]苑超山.35kV高壓開關(guān)柜觸頭盒爆炸事故[J].農(nóng)村電氣化,2013,6.

[2]潘長明,劉剛,等.高壓開關(guān)柜絕緣事故的分析及防范措施[J].高壓電器,2011,7.

[3]劉國利,肖登明.套管局放分析及電場仿真[J].電氣技術(shù),2014,9.

Insulation Defect Analysis and Solution Approach of 40.5kV Switchgear

LIJian-jun1,YINGBing-rong2

(1.Zhejiang Switchgear Factory Co.,Ltd.,Quzhou 324000,China； 2.Zhejiang Disiwei Electric Co.,Ltd.,Kaihua 324300,China)

40.5kV metal-enclosed switchgear is widely used in substations.The different problems in designing and producing period,will cause some insulation faults on running site.This paper uses the electric field analysis software to analyse the insulation defects of the running swtichgear of one substation,from insulation parts,busbar parts.Then find the root of problems and propose improvement approach.Finaly get a preferable result by verification test on site.

switchgear;insulation;defects

1004-289X(2016)02-0106-03

TM591

B

2015-06-16

李建軍(1966-)，男，工程師，從事開關(guān)產(chǎn)品工藝；

應(yīng)兵榮(1977-)，男，工程師，從事開關(guān)絕緣技術(shù)。