35KV高壓開關柜內放電的故障分析及解決辦法

張素龍 朱丹青

1.國家電投集團廣西靈川風電有限公司 廣西 靈川 541200

2.國家電投集團廣西電力有限公司桂林分公司 廣西 桂林 541000

高壓開關柜通常是應用在電力系統(tǒng)方面,使用非常廣泛,比如在發(fā)電、輸電、配電、電能的轉換和消耗中起通斷、保護或控制的作用,在實際的使用中,高壓開關柜是有很大的安全隱患的,具有潛在風險,這常常會不利于高壓開關柜的正常工作。高壓開關柜作為電網的主要設備在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應用,其內部絕緣部件有穿柜套管、支柱絕緣子以及斷路器、CT、PT的絕緣部分,起到隔離高電壓和地電位的作用。由于高壓開關柜內空間一般比較狹窄,絕緣距離較近,設備在正常運行情況下,往往也會在強電場的作用下有輕微的放電,但是當高壓開關柜內部出現絕緣缺陷時,放電量會變大,有時能明顯聽到較大放電聲,其內部絕緣缺陷也不盡相同。本文根據這些問題和情況,對35k V高壓開關柜內放電和解決措施進行了分析和研究。

1 高壓開關柜內放電故障診斷的原則

我國在電力事業(yè)的發(fā)展和部署過程中,高壓方面的各項技術操作、設備運用,都必須從長遠的角度來出發(fā),如果繼續(xù)落實老舊的思維和技術模式,不僅無法得到預期效果,還會造成新的挑戰(zhàn)和疏漏。所以,我們在高壓開關柜內放電故障診斷的過程中,有必要對相關原則積極的執(zhí)行,這樣才能在相關不足的解決上,不斷的取得更好的成就。分析認為,高壓開關柜內放電故障診斷的原則,應堅持在以下幾項內容上良好的開展：第一,高壓開關柜內放電故障診斷的方案設定,必須保持高度的成熟性,經驗可以作為參考和指導,但是不能作為決定性的依據,所有的診斷操作都要給出足夠的保障,不能執(zhí)行冒險的方法。第二,高壓開關柜內放電故障診斷的落實過程中,針對各類特殊情況,或者是有可能發(fā)生的小概率事件,同樣要做出有效的分析和掌握,這樣可以在具體工作的實施過程中,及時的進行問題的糾正,避免造成突發(fā)事故的惡劣后果。

2 高壓開關柜內放電的發(fā)現查找過程

2.1 發(fā)現過程 高壓開關柜出現內放電都是根據實際情況去分析和查找的。例如在一個110k V的變電站,相關的維修人員會檢查和巡視相關的設備工作情況,在途中發(fā)現35k V的高壓開關柜附近發(fā)出一些特別的聲音,工作人員靠近去尋找聲音的來源,然后工作人員確定是35k V高壓開關柜的問題,它有規(guī)律的發(fā)出“嘶嘶嘶”的聲音,聲音比較大,工作人員就判斷開關柜內部一些地方很可能有內放電的問題。有了大概的判斷和預測后,工作人員使用便攜式局放測試儀UltraTEVPlus+開始暫態(tài)對地電壓測試。由于這個測試的設備是帶電的,這個測試的結果可以反映局部放電量的情況,能夠分開測試每個高壓開關柜的間隔和背景值。經過TEV測試后的結果發(fā)現,高壓開關柜的間隔有一處的放電量很大,其中最高達到60dB,別處的間隔是比較低的,并且從測試的數據中還發(fā)現這次開關柜局部放電測試數據是有史以來最高的,有非常大的變化。通過這些測試和數據分析,可以確定35k V高壓開關柜內的某一處存在非常明顯的內放電問題。

2.2 確定放電異常的位置 把放電異常存在的具體情況和測試的數據進行分析和研究,可以對以上發(fā)現問題的開關柜進行詳細的測試和檢查,把存在異常的某一處斷電隔離,然后使用CT、避雷器、該處的斷路器開展高壓測試,發(fā)現測試的數據都是符合標準的。再對這一處被隔離斷電的開關柜進行測試,利用出線銅排開展交流耐壓實驗,發(fā)現電壓達到30k V的時候,放電的聲音很大,而且穿柜套管內部還有一些電弧,這就可以確定放電異常的位置在穿柜套管,把這些零部件都拆掉,會發(fā)現銅排和套管有接觸的地方,產生了銅綠,并且還有一些損傷。在這些設備開展工作的時候,可以分析一下它們工作的原理,銅排是插在套管圓筒里面的,套管外部被固定在柜子最上面的金屬外殼上,這個金屬外殼是接在地下的,這樣可以讓地和具有高壓的銅排絕緣。這種絕緣類型是電容分壓式的,因為套管和銅排兩者連接的地方是圓形的,它們一定會接觸在一起。

3 內放電的具體原因分析

經過分析發(fā)現形成內放電問題,短期內是不太容易出現的,通常都是不斷發(fā)展形成的,它主要有三個階段,一是漆層老化擊穿過程,二是銅綠出現、損壞銅排,三是在空氣間隙放電過程。下面對這三個階段進行詳細的闡述。

3.1 漆層老化擊穿過程 一般銅排的外部都會涂一層黑色的漆,這是為了防止銅排被腐蝕、損壞,由于銅排窄面和套管內腔連接的非常緊密,絕緣的黑漆層處于兩者之間,但是套管是使用環(huán)氧樹脂來進行絕緣的,這就意味著黑漆層和環(huán)氧樹脂兩者相互組合,共同構成了絕緣部分。絕緣的黑漆介點常數比較小,而環(huán)氧樹脂的則比較大,由于絕緣系統(tǒng)在進行交換個轉變電場的時候,介質的損失和消耗比較小,介電常數和介電分布情況兩者是反比。也就是說,如果套管的場強比較小,漆層的場強相比套管而言是比較大的,這就會導致擊穿場強是很低的,同時還有自然環(huán)境(氧氣、水分等)的影響,這會使漆層逐漸老化擊穿,失去絕緣的效果,造成銅排被氧化。

3.2 銅綠產生和銅排損傷的過程 由于銅的金屬特質,它會受氧氣、二氧化碳、水、等因素的影響,它們會互相作用而產生化學反應,產生堿式碳酸銅,也就是銅綠。從化學性質上來說,銅綠是一種離子化合物,它在粉末的狀態(tài)下,是不能導電的。銅綠多出現在在套管和銅排之間的部位,這主要是由于黑漆層和環(huán)氧樹脂兩者共同構成的絕緣部分出現問題,絕緣效果減弱,逐漸產生銅綠,但是銅綠的耐電強度比較低,而環(huán)氧樹脂的耐電強度高,導致高壓開關柜在使用的時候,銅綠會有比較強的電場,如果出現局部放電的情況,這就會造成銅排損傷,并因為其化學性質,會在水、氧氣、二氧化碳的作用下產生腐蝕,銅排慢慢的被損壞。

3.3 空氣間隙放電過程 經過以上兩個階段的損壞,會導致銅排和套管不能像之前一樣緊密接觸,它們之間會有一定的間隙,大約1～3毫米,這樣空氣和環(huán)氧樹脂又組成了新的絕緣部分,但是空氣的介電常數比較低,承受場強高,擊穿場強低,這就導致空氣間隙被擊穿是很簡單的,造成高壓開關柜局部內放電。銅排產生銅綠后腐蝕嚴重,表面會凹凸不平,凸起的部分由于場強不太分散,就會有電暈放電,產生電弧,由此可見,會產生很大的放電聲響。

4 解決方法和防范措施

4.1 在銅排外部加裝熱縮套 熱縮套的絕緣性能非常好,可以更有效的防止銅排被氧化、腐蝕,延長使用壽命,使高壓開關柜充分發(fā)揮作用,為了避免高壓開關柜內放電問題,這種方式在電力系統(tǒng)中是使用的最多的,應用非常的廣泛。

4.2 驅除開關柜內潮氣 潮氣對設備的影響很大,它會使設備老化,銅排產生銅綠被腐蝕等等,因此驅除開關柜內的潮氣是很有必要的,可以在高壓開關柜內部安裝一個驅潮的設備,可以利用濕度傳感器,用其來監(jiān)測開關柜內的濕度情況,當達到設定的濕度值時,就能自動開啟加熱片驅除、蒸發(fā)潮氣,而且還可以安裝排氣扇,利用排氣扇把開關柜內的潮氣排出。

4.3 安裝帶屏蔽引出線的穿柜套管 如果套管沒有屏蔽引出線,這會使漆層很容易老化,帶屏蔽引出線的穿柜套管可以讓絕緣組合減弱承受的場強。

5 結束語

綜上所述,高壓開關柜在整個電力系統(tǒng)中發(fā)揮這十分關鍵的作用,它可以保護體統(tǒng)的設施,讓其安全使用,而且還保障電力系統(tǒng)正常運行。對于高壓開關柜內放電的問題,要認真的分析研究,根據實際遇到的故障,具體問題具體分析,及時的去尋找出現異常的位置,積極的采取相應的解決辦法,確保設備的運行,提升供電的安全性,最大限度的減少經濟損失。