高壓開關(guān)柜放電故障及對(duì)策研究

范永存+張碧輝+田媛媛+朱桂林

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹碓揭蕾囯娏δ茉?，?duì)電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性也提出了更高的要求。電網(wǎng)的安全穩(wěn)定與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，如果電網(wǎng)出現(xiàn)大面積停電現(xiàn)象，不但會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，給人們的生活造成諸多不便，甚至有可能引發(fā)更為嚴(yán)重的后果。高壓開關(guān)柜被廣泛應(yīng)用于電力的發(fā)、輸、配領(lǐng)域，是變電站中向大用戶或配網(wǎng)輸送電力資源的重要設(shè)備，由于和配用電關(guān)系密切，因開關(guān)柜故障引起的損失會(huì)更直接，造成的社會(huì)影響也會(huì)更大。鑒于此，本文從高壓開關(guān)柜放電的類型出發(fā)，認(rèn)真分析了高壓開關(guān)柜放電的原因，并提出有效解決措施，希望本文能對(duì)我國(guó)高壓開關(guān)柜放電問題故障的排除提供一些有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；放電故障；電力系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近年來，隨著人們生活水平的提高和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，無論人們的生產(chǎn)還是生活的用電量都急劇增加。保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。高壓開關(guān)柜是變電、輸電和配電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，能起到控制通斷電路，保護(hù)電路的作用，及時(shí)預(yù)防和排除高壓開關(guān)柜放電故障，保障電路安全穩(wěn)定非常重要。

一、高壓開關(guān)柜放電的類型

一是內(nèi)部放電。高壓開關(guān)柜內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)出現(xiàn)雜質(zhì)或氣隙時(shí)，在高電壓作用下容易引發(fā)內(nèi)部放電現(xiàn)象。在制造絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，因選擇了不同介質(zhì)或工藝不佳的絕緣材料，導(dǎo)致絕緣結(jié)構(gòu)電場(chǎng)分布不均勻；因安裝不規(guī)范造成的內(nèi)部缺陷；因絕緣子老化、劣化導(dǎo)致的內(nèi)部放電。

二是沿面放電。即高壓開關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)表面電場(chǎng)強(qiáng)度超過一定限定值而引發(fā)的放電現(xiàn)象。沿面放電主要是沿著兩個(gè)電極方向，與開關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)表面平行，當(dāng)沿面放電強(qiáng)度足夠大時(shí)，就會(huì)貫穿空氣，引起兩個(gè)電極的連通。引起開關(guān)柜沿面放電的原因主要是絕緣結(jié)構(gòu)表面的污垢和表面氣體的溫濕度。

三是電暈放電。因電極表面沒有絕緣材料，造成空氣和電極直接接觸，當(dāng)電場(chǎng)分布不均勻并達(dá)到一定限值時(shí)，較強(qiáng)電極就會(huì)擊穿空氣，產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象。電暈放電主要產(chǎn)生在高壓電氣設(shè)備暴露在空氣中的電極上。電暈放電是因?yàn)殡妶?chǎng)的極度不均勻而產(chǎn)生的放電，決定電暈放電強(qiáng)度的因素主要有電極介質(zhì)的屬性、電極的距離、電極間壓力等。電壓越大，電極介質(zhì)導(dǎo)電越強(qiáng)，電極距離越小，電極表面曲率半徑越小，就越容易發(fā)生電暈放電現(xiàn)象。

二、高壓開關(guān)柜放電的原因

1.絕緣結(jié)構(gòu)不合理。絕緣結(jié)構(gòu)不合理是高壓開關(guān)柜在運(yùn)輸和制造過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，最為常見的是絕緣結(jié)構(gòu)中含有雜質(zhì)、毛刺、氣泡、污穢等。這些不合理的絕緣結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致高壓開關(guān)柜絕緣體內(nèi)部電場(chǎng)分布不均勻，絕緣薄弱的地方就容易出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象。在局部放電初期，開關(guān)柜的絕緣結(jié)構(gòu)一般不會(huì)出現(xiàn)貫通性擊穿，但局部放電仍然可對(duì)絕緣介質(zhì)造成局部破壞，如果局部放電現(xiàn)象得不到及時(shí)緩解并繼續(xù)發(fā)展下去，就會(huì)造成電氣絕緣性能驟降，引發(fā)電氣設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)貫通性擊穿。

2.安裝工藝不合理。在高壓開關(guān)柜安裝時(shí)，電流互感器外裙邊和絕緣板之間留下的間隙，會(huì)給高壓開關(guān)柜局部放電提供有利條件；電纜室熱縮護(hù)罩的包封不規(guī)范、絕緣熱縮套以及安裝不規(guī)范，絕緣體和套盒邊緣會(huì)產(chǎn)生懸浮電位放電。螺絲緊固不規(guī)則，螺桿在擰緊后長(zhǎng)出螺母太多；熱縮罩盒包封不嚴(yán)密，開口后容易產(chǎn)生放電現(xiàn)象；觸角盒中互感器盒母排一次排列，曲率半徑太小、倒角不規(guī)范，無法滿足安全距離，大大提升了電暈放電的可能性；同時(shí)，高壓室中的環(huán)境惡劣，絕緣材料容易產(chǎn)生物理變化和化學(xué)變化，會(huì)對(duì)電氣性能產(chǎn)生不良影響。以上這些不合理安裝工藝都可引起高壓開關(guān)柜產(chǎn)生局部放電。

3.運(yùn)行條件復(fù)雜。盡管高壓開關(guān)柜內(nèi)部配有加熱器，但如果開關(guān)柜所處環(huán)境惡劣，降雨頻繁，空氣濕度大，開關(guān)長(zhǎng)期暴露在潮濕環(huán)境中，時(shí)間長(zhǎng)了內(nèi)部的絕緣材料性能就會(huì)逐步老化，在開關(guān)柜絕緣體表面形成導(dǎo)電物質(zhì)或產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，增加污閃的可能性，從而容易引發(fā)絕緣事故。

三、高壓開關(guān)柜放電的應(yīng)對(duì)措施

1.規(guī)范選材與安裝。在安裝和加工母排以及處理銅排倒角時(shí)，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作。對(duì)電極形狀進(jìn)行優(yōu)化，增加電極曲率半徑使電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)均勻分布，從而增強(qiáng)間隙的擊穿電壓。為避免局部電場(chǎng)太集中，搭接母排時(shí)，起固定作用的螺栓在外面的裸露部分不要超過3個(gè)牙，母排搭接部位要確保搭接面平齊。在選擇屏蔽觸頭盒時(shí)，最好選擇具有屏蔽設(shè)計(jì)的觸頭盒，以達(dá)到均勻分布電場(chǎng)，防止電場(chǎng)過分集中的目的。為增強(qiáng)防污能力，最好要選擇具有雙屏設(shè)計(jì)的套管。

2.控制絕緣缺陷。供電設(shè)備的可靠性是由電氣設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)的性能決定的，為最大限度地增強(qiáng)電氣設(shè)備的絕緣性能，控制絕緣缺陷，高壓開關(guān)柜內(nèi)部絕緣板應(yīng)使用防污、防潮涂料進(jìn)行涂刷，以增加絕緣板的憎水性。在選擇母排絕緣套管時(shí)，應(yīng)盡量選擇有資質(zhì)廠家生產(chǎn)的、具有良好質(zhì)量信譽(yù)的產(chǎn)品。在檢查包封的時(shí)候，要注意是否無氣隙、收縮是否均勻。無氣隙、收縮均勻的母排絕緣套管能大大提高母排運(yùn)行穩(wěn)定性能，還可有效提高開關(guān)柜的絕緣性能、抗腐蝕性能。

3.優(yōu)化運(yùn)行條件。為避免環(huán)境引發(fā)高壓開關(guān)柜運(yùn)行故障，電力單位應(yīng)對(duì)高壓開關(guān)柜的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行改善，在溫度較高時(shí)，為及時(shí)排散開關(guān)柜的熱量，應(yīng)在手車柜前后安裝風(fēng)扇或者在上柜和母線柜后下柜悶板上設(shè)散熱孔，加強(qiáng)空氣對(duì)流，以便于高壓開關(guān)柜通風(fēng)散熱，確保柜的干燥；在多雨潮濕季節(jié)，應(yīng)首先做好排水工作，還應(yīng)在母線室安裝加熱器、在電纜室和開關(guān)室安裝加熱除濕器，實(shí)現(xiàn)有效調(diào)節(jié)溫濕度的目的，確保高壓開關(guān)柜周圍的濕度和溫度都保持在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍之內(nèi)；另外，還應(yīng)做好開關(guān)柜清理工作，以確保高壓開關(guān)柜運(yùn)行的安全可靠。

4.加強(qiáng)狀態(tài)檢修。傳統(tǒng)的檢修維護(hù)模式是運(yùn)用多個(gè)檢修班組同時(shí)對(duì)多個(gè)維護(hù)作業(yè)面開展維修作業(yè)，這樣不但會(huì)造成資源浪費(fèi)，還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)需要在停電狀態(tài)下才可開展計(jì)劃?rùn)z修作業(yè)。目前，隨著電壓等級(jí)的提高、電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大以及用電負(fù)荷的增長(zhǎng)，如果再進(jìn)行停電檢修，維修成本會(huì)大大提高。因此，實(shí)行高壓電氣設(shè)備狀態(tài)檢修是必須的。狀態(tài)檢修可以對(duì)電氣設(shè)備的狀態(tài)開展實(shí)時(shí)監(jiān)視，能準(zhǔn)確、及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備中存在的潛在隱患，及時(shí)采取有效措施，不必進(jìn)行大面積的停電，極大的節(jié)約了檢修維護(hù)成本，提高了維護(hù)檢修工作的針對(duì)性。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，在高壓開關(guān)柜的工作過程中，其容易受內(nèi)部元件、環(huán)境等各種因素影響，引發(fā)故障致使電網(wǎng)無法正常運(yùn)行。假如我們能完全按照高壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、檢修標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，改善電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境，利用有效措施降低高壓開關(guān)柜發(fā)生故障的頻率，就可以保障電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，進(jìn)而為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供充足的電能保障。

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