開關柜絕緣事故的分析及防范策略的探討

王森

摘 要：高壓開關柜由斷路器、接地開關、隔離開關、互感器以及各類控制構件組成，設備內(nèi)部以復合絕緣材料和空氣作為絕緣介質(zhì)，用來分配電網(wǎng)三相電能。高壓開關柜在運行時由于設備所處環(huán)境惡劣，或維護工作不到位，導致設備外部保護層被破壞，進而發(fā)生開關柜外部漏電現(xiàn)象。近年來，電力企業(yè)不斷在改善高壓開關柜的運行環(huán)境與設備的性能，希望通過這些舉措規(guī)避絕緣故障?；诖?，本文以高壓開關柜的絕緣事故作為研究對象，從事故類型分析事故原因，通過加強故障排查，嚴格按照規(guī)范操作設備，進而降低高壓開關柜絕緣事故的發(fā)生概率。

關鍵詞：高壓開關柜;絕緣事故;防范策略

1.開關柜常見事故

拒合事故和機械事故等是開關柜工作過程中經(jīng)常出現(xiàn)的事故。其中，拒合事故是目前電網(wǎng)運行中最常見的一類事故。當開關柜不能正常進行分閘動作時，拒合事故就會發(fā)生。產(chǎn)生拒合事故的主要原因是開關柜內(nèi)部的斷路器動作失常，反饋給系統(tǒng)的是錯誤信息。接收錯誤信息后，開關柜做出錯誤動作，使得主筒內(nèi)的相關部件出現(xiàn)損壞，此時斷路器也不能正常閉合，進而導致拒合事故的發(fā)生。爆炸是開關柜運行中出現(xiàn)頻率較高的事故。產(chǎn)生爆炸的主要原因是設備本身的絕緣性較差。其他促使事故發(fā)生的因素包括外部環(huán)境的溫濕度不適合設備工作、外部絕緣層出現(xiàn)損壞、老化等現(xiàn)象及內(nèi)部元件在較差環(huán)境下工作。載流回路和操作回路也是比較容易出現(xiàn)事故的部位。載流回路故障的表現(xiàn)形式多為回路過熱。該現(xiàn)象的產(chǎn)生與整個回路的運轉情況息息相關，若回路中有部件存在接觸不良現(xiàn)象，就會導致回路升溫;當開關的接觸面積、壓力達不到標準要求時，也極易產(chǎn)生回路升溫，進而影響設備內(nèi)部整個回路的運轉?；芈飞郎氐暮蠊窃O備使用年限減少，嚴重時會出現(xiàn)爆炸事故。操作回路故障的表現(xiàn)形式為元件出現(xiàn)變形。變形可能是元件本身質(zhì)量問題，也可能是安裝人員操作不當引起的。形變的產(chǎn)生會使某些部件出現(xiàn)輕微移動，機構在操作過程中就會出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。

2.開關柜絕緣事故原因分析

分析高壓開關柜在運行時發(fā)生絕緣故障的原因，具體如下：（1）環(huán)境影響因素。高壓開關柜大多是處于惡劣的環(huán)境運行，絕緣子作為設備的重要組成部分，如果空氣濕度較高，絕緣子干燥狀態(tài)受到影響，絕緣電阻無法正常工作，高壓開關柜絕緣層被損壞。因此，人們需要保證環(huán)境的干燥度，及時清理高壓開關柜外部的水漬，確保內(nèi)部絕緣電阻正常工作。為避免高壓開關柜出現(xiàn)污閃事故，要求運維人員做好對環(huán)境的把控，防止電流泄漏引發(fā)絕緣故障。（2）爬距與間隙不足。在正常電壓狀態(tài)下，電弧事故的產(chǎn)生與絕緣爬距和間隙不足有關。這時啟動高壓開關柜，絕緣層保護能力不強，無法達到絕緣等級要求，且內(nèi)部元件老化或質(zhì)量問題，最終引發(fā)絕緣事故。（3）設備自身質(zhì)量存在問題。從元件質(zhì)量與安裝步驟角度分析，高壓開關柜在使用之前，人們需要對設備進行耐壓試驗，以此了解設備整體和局部位置的耐壓性。如果元件性能不達標，設備的整體性能也會受到影響。

3.高壓開關柜絕緣事故的防范策略

3.1加強故障排查

做好高壓開關柜運行環(huán)境的現(xiàn)場檢查工作，對絕緣事故進行故障排查，找出所有可能引發(fā)事故的部位，經(jīng)過詳細排查后降低事故發(fā)生概率。對此，以下建議可供參考：（1）避雷裝置。為了設備后期維護的便利性，不能將避雷裝置直接安裝在母線室外，安裝前應對裝置進行預防性試驗，裝置運行時也要對其進行監(jiān)督，及時發(fā)現(xiàn)避雷裝置內(nèi)元件的損壞或老化情況。（2）天氣因素。如果高壓開關柜在室內(nèi)安裝，但為了防止室外潮濕的空氣無法進入室內(nèi)，工作人員也應對高壓開關柜采取隔離措施。建議在室內(nèi)做好抽濕措施，確保室內(nèi)與室外空氣濕度處于同一水平。由于變電站濕氣比較重，高壓開關柜內(nèi)部會有凝露產(chǎn)生，建議工作人員使用濕度計對空氣濕度進行檢測，如果濕度超過80%，這將會影響高壓開關柜閃絡電壓的變化。（3）隔板質(zhì)量。使用絕緣材質(zhì)的隔板可以保證高壓開關柜處于絕緣環(huán)境下運行。針對高壓開關柜自身質(zhì)量問題，為了提升設備整體性能，確保所有元件性能過關，使設備通過耐壓試驗，建議對高壓開關柜的各項元件改進制造工藝。對此，要求工作人員嚴格按照規(guī)定緊固配件螺絲，緊固后如果螺桿過長，應對瓷柱和緊固底板相接觸進行絕緣與加固處理，防止高壓開關柜運行時遇到局部電場集中問題。在組裝機械連鎖裝置時，應合理區(qū)分分閘與合閘，防止二者誤操作，確保高壓開關柜正常工作。

3.2嚴格按照規(guī)范進行操作

近年來國家已出臺高壓開關柜相關設計規(guī)范，確保高壓開關柜在運行時擁有穩(wěn)定性。要求電力運維人員做好元件質(zhì)量的檢驗與控制，對于制造工藝存在缺陷的元件進行優(yōu)化，必須保證單個元件通過測試才能開始組裝。各元件組裝之前，必須保證元件外表干燥，沒有污垢，同時應選擇相適應的螺栓連接組件?？梢越柚W(wǎng)絡系統(tǒng)，憑借通信技術與傳感技術的優(yōu)勢，對高壓開關柜進行實時監(jiān)測，幫助人們及時發(fā)現(xiàn)故障，盡快找出故障位置，從而排除故障，避免絕緣事故發(fā)生。可以使用高壓開關柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)對設備溫度在線監(jiān)測，憑借系統(tǒng)的高壓隔離、抗強電場與熱穩(wěn)定性能，可以即時監(jiān)測高壓開關柜觸頭溫度情況，即時找出異常發(fā)熱的故障現(xiàn)象。

3.3做好運行維護，加強事后控制

開關柜正常運行時，需要定期進行檢修和維護?，F(xiàn)階段，可借助強大的網(wǎng)絡系統(tǒng)，在傳感和通信等技術的輔助下，對開關柜運行過程進行實時監(jiān)測。該方式能夠及時發(fā)現(xiàn)運行故障，快速找到故障位置，并排除故障，降低事故發(fā)生率。當事故發(fā)生后，需要將銅排用酒精清理干凈，修復損傷不大的部件，更換老化零件。

3.4嚴格按照規(guī)范進行各項操作

近年來，很多大型變電站的高壓開關柜出現(xiàn)故障的次數(shù)逐漸減少。這主要是由于國家出臺的相關設計操作規(guī)范。在相關規(guī)定的輔助下，開關柜運行的穩(wěn)定性得到了保證。規(guī)范內(nèi)容下需要完成的工作具體如下。（1）嚴格控制元件質(zhì)量。針對制造工藝的缺陷進行優(yōu)化，單個元件測試完合格后才能用于組裝。（2）組裝前，必須將相關零件清洗干凈，選取合適的螺栓將各組件連接。（3）為強化操作過程的規(guī)范性，需要定期對變電站內(nèi)部員工進行培訓，使其牢記規(guī)范內(nèi)容，進而約束其進行規(guī)范化操作。

3.5構建良好環(huán)境

外部環(huán)境對開關柜的運行影響很大，因此需要在室內(nèi)安裝抽濕裝置，并做好相應的除塵工作。保持外部環(huán)境干燥，且開關柜密封性良好，灰塵無法進入到設備內(nèi)部，零件之間的磨損現(xiàn)象將減緩。定期對外部絕緣層進行檢查，以確保設備絕緣性能良好。

結束語

綜上所述，針對高壓開關柜在運行過程中存在的絕緣事故，本文對事故進行分類，結合事故現(xiàn)象分析絕緣事故產(chǎn)生的原因，并提出了科學有效的故障防范措施。在未來，電力企業(yè)應加大對電力監(jiān)測系統(tǒng)的應用，通過系統(tǒng)的實時監(jiān)測功能對高壓開關柜的運行狀態(tài)進行監(jiān)督與管控，進而降低事故發(fā)生概率。

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