ZW20型柱開(kāi)局放問(wèn)題的研究

馬成飛

[摘? ? 要]通過(guò)完善單個(gè)絕緣件的生產(chǎn)工藝、改進(jìn)電流互感器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、提升開(kāi)關(guān)自身裝配工藝等措施，能夠有效控制ZW20型柱開(kāi)整機(jī)局放，從而降低因開(kāi)關(guān)設(shè)備局放問(wèn)題導(dǎo)致配網(wǎng)線路出現(xiàn)的故障。

[關(guān)鍵詞]工藝;設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu);局放

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM855 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）02–00–02

Research on Opening and Releasing of ZW20 Column

Ma Cheng-fei

[Abstract]This article can effectively control the partial discharge of the ZW20 column opening and complete machine by improving the production process of a single insulating part， improving the design structure of the current transformer， and improving the assembly process of the switch itself， thereby reducing the problem of partial discharge caused by switchgear. The failure rate of the network line.

[Keywords]technology; design structure; partial discharge

隨著我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化投資逐年加大，智能型開(kāi)關(guān)設(shè)備將被大面積應(yīng)用到配網(wǎng)側(cè)，其可靠性顯得尤為重要。從近些年開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行故障統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，因開(kāi)關(guān)設(shè)備局部放電導(dǎo)致線路故障占絕大數(shù)比例，因此解決開(kāi)關(guān)設(shè)備局放問(wèn)題是一項(xiàng)迫在眉睫的工作，有助于提高開(kāi)關(guān)設(shè)備的可靠性及使用壽命，進(jìn)而能夠大幅降低配網(wǎng)線路的故障率。本文以ZW20型柱開(kāi)為研究對(duì)象，提出了一種新的解決此型開(kāi)關(guān)局放的方案。

1 局部放電

絕緣體中只有局部區(qū)域發(fā)生的放電，而沒(méi)有貫穿施加電壓的導(dǎo)體之間，可以發(fā)生在導(dǎo)體附近，也可以發(fā)生在其他地方，這種現(xiàn)象稱(chēng)為局部放電。電力設(shè)備絕緣在足夠強(qiáng)的電場(chǎng)作用下局部范圍內(nèi)發(fā)生的放電，這種放電是以僅造成導(dǎo)體間的絕緣局部短接而不形成導(dǎo)電通道為限。絕緣每次發(fā)生局部放電，破壞絕緣的分子結(jié)構(gòu)，造成絕緣劣化，加速絕緣損壞過(guò)程，這是高壓電力設(shè)備絕緣損壞的一個(gè)重要因素。目前常用的降低局部放電方案有減少導(dǎo)電體尖端、表面的毛刺、圓整金屬件的邊角、環(huán)氧樹(shù)脂中增加屏蔽層等。本文提出了一種新的解決ZW20型柱開(kāi)局放解決方案，并通過(guò)批量驗(yàn)證，具備量產(chǎn)條件。比傳統(tǒng)的解決ZW20型柱開(kāi)局放問(wèn)題具有更強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性。

2 ZW20型柱開(kāi)局放產(chǎn)生的原因

通過(guò)對(duì)ZW20型柱開(kāi)整機(jī)局放測(cè)試、絕緣件局部放電的特點(diǎn)及內(nèi)嵌電流互感器的研究，發(fā)現(xiàn)了影響整機(jī)局放的幾個(gè)因素：①進(jìn)出現(xiàn)套管的自身局放;

②電流互感器;③是否充SF6氣體;④開(kāi)關(guān)裝配工藝等。其中電流互感器是在這幾個(gè)因素中的關(guān)鍵因素。ZW20型柱開(kāi)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 ZW20型柱開(kāi)局放解決措施

針對(duì)上述局放產(chǎn)生的幾個(gè)主要誘因，優(yōu)化開(kāi)關(guān)的裝配工藝及各個(gè)關(guān)鍵絕緣件、元器件的局放，從而達(dá)到控制整個(gè)開(kāi)關(guān)局放的目的。

3.1 單測(cè)進(jìn)出線套管局放

未改進(jìn)前測(cè)試單個(gè)進(jìn)出線套管局放正常都在90～150 pC，發(fā)現(xiàn)主要原因是進(jìn)出線套管在制造過(guò)程中，工藝未控制完善到位，現(xiàn)要求每個(gè)進(jìn)出線套管在恒溫箱溫度控制170 ℃左右，保持2 h左右，本文進(jìn)行了6只樣品測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

3.2 內(nèi)嵌電流互感器

ZW20型柱開(kāi)內(nèi)嵌電流互感器選用低壓互感器，自身沒(méi)有局放要求。但如果裝在開(kāi)關(guān)箱體內(nèi)側(cè)，考慮到進(jìn)出線套管銅棒及一次導(dǎo)電桿加高壓，直接通過(guò)電流互感器內(nèi)孔，因?yàn)殡娏骰ジ衅鞫尉€接地，相當(dāng)于高壓對(duì)電流互感器中環(huán)氧樹(shù)脂澆注的鐵芯線圈直接局部放電。降低局部放電的根本方法是限制導(dǎo)體表面電場(chǎng)強(qiáng)度，行業(yè)里通常解決ZW20型柱開(kāi)局放的方案：在進(jìn)出線套管里面增加屏蔽網(wǎng)，這樣做雖然能夠解決局放，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致其生產(chǎn)效率降低、成本增加，也會(huì)犧牲環(huán)氧樹(shù)脂的絕緣厚度。根據(jù)分析，要使空間間隙不發(fā)生放電，就需要降低兩者之間的場(chǎng)強(qiáng)，在相電壓及絕緣厚度不變的情況下，增加空氣間隙距離來(lái)實(shí)現(xiàn)，為此本文提出了一種新的解決方案：在保證電流互感器基本性能參數(shù)不變的前提下，盡可能增加電流互感器內(nèi)孔大小，本文根據(jù)實(shí)際需求把原來(lái)的電流互感器的內(nèi)孔直徑由原來(lái)的83 mm調(diào)整為93 mm，本文進(jìn)行了5只樣品測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

3.3 是否充SF6氣體

在解決了上述兩個(gè)對(duì)開(kāi)關(guān)局放影響比較大的零部件后，為達(dá)到良好的驗(yàn)證效果，本文使用5臺(tái)樣機(jī)的進(jìn)行測(cè)試，分兩個(gè)步驟實(shí)施：①箱體內(nèi)未充SF6氣體;②箱體內(nèi)充SF6氣體，試驗(yàn)結(jié)果表明：箱體未充SF6前的局放正常在150～200 pC，充完SF6后的局放正常在40～70 pC，分析主要原因是：相對(duì)介質(zhì)發(fā)生了變化（一介質(zhì)為空氣、二介質(zhì)為SF6），導(dǎo)致相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)大幅降低。測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

3.4 完善開(kāi)關(guān)裝配工藝的整機(jī)局放

通過(guò)5臺(tái)樣機(jī)測(cè)試發(fā)現(xiàn)上述幾種改進(jìn)措施能夠大幅降低整機(jī)的局放，但距離目標(biāo)值：14.4 kV電壓下，局放≤20 pC，還有一定的差距。通過(guò)控制ZW20型柱開(kāi)的進(jìn)出線套管、一次導(dǎo)電棒、殼體三者之間的同軸度：要求控制在±0.5 mm范圍內(nèi)，局放得到有效解決。其主要原因是：如果同軸度未得到有效控制，雖然箱體里充有SF6氣體，但一次導(dǎo)體對(duì)電流互感器放電還存在電場(chǎng)不均衡的現(xiàn)象，同軸度問(wèn)題解決后，場(chǎng)強(qiáng)均衡得到明顯改善，整機(jī)局放滿足技術(shù)要求。測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，樣機(jī)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2。

4 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)關(guān)局放問(wèn)題的解決是一個(gè)系統(tǒng)性工程，不僅是某一個(gè)絕緣件或者元器件的原因造成的，而是幾者相互作用、影響的結(jié)果。為此，本文通過(guò)5臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行了批量性的驗(yàn)證，找到了一種新的ZW20型柱開(kāi)局放的解決方案，降低了整機(jī)開(kāi)關(guān)的局放，滿足國(guó)網(wǎng)的技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱紅杰，李楊，趙飛，等.淺析12 kV柱上ZW20開(kāi)關(guān)局放原因及處理方法[J].電力系統(tǒng)裝備，2019（23）：238-240.

[2] 張文凱，吳小釗，崔宇，等.內(nèi)置電子式傳感器后ZW20開(kāi)關(guān)局部放電研究[J].高壓電器，2019，55（3）：51-58.

[3] 孔麗.穿墻套管放電原因分析及消除措施[J]，山西電力，2016，（1），21-22.