预防35kV金属封闭式开关柜事故的措施探讨

潘樑垚

摘 要：针对宁德供电公司某变电站35kV金属封闭式开关柜在运行中有凝露闪络及较为严重的放电现象，从触头盒、绝缘板、母排接线盒、母排搭接设计、安装工艺、运行环境等方面进行改造，结合实际工作经验，提出改善空气绝缘开关柜绝缘性能的措施，预防35kV金属封闭式开关柜事故。

关键词：开关柜；绝缘性能；放电；制造工艺

中图分类号：TM591 文献标识码：A

35kV電压等级的金属封闭式开关柜占地面积小，操作灵活方便，是一种比较成熟、功能齐全的设备。在开关柜在运行工程中，其内部电磁环境复杂，在电应力作用下引起绝缘老化，设备绝缘性能降低，在热、电场力等因素的共同作用下，开关柜绝缘性能的下降会演变为绝缘性能故障。因此，绝缘设计、工艺在开关柜领域至关重要。结合35kV金属封闭式开关柜改造工程，有针对性地提出改善开关柜绝缘性能的措施，提高开关柜绝缘性能水平，减少开关柜的安全隐患。

1 开关柜常见事故原因分析

1.1 绝缘设计不合理

1.1.1 开关柜内部设计不合理

开关柜内部结构设计、内部元器件的布置不合理和安装工艺不符合规范是引发开关柜事故的一个重要因素。针对开关柜内部结构不合理进行的改造，实际中存在：（1）触头盒屏蔽设计存在缺陷计，触头盒内部的屏蔽网尖端与环氧产生放电，且触头盒存在严重的相间放电现象，导致空气与绝缘材料之间的电场分布发了改变，使得空气间隙承受场强变高，进一步加剧绝缘材料的老化，促使局部放电量加大；（2）搭接母排未倒角，形成极不均匀电场，从而引起尖端放电；（3）绝缘热缩套、热缩罩盒的包封及安装不规范、存在尖端等易引起电晕放电；（4）母线桥架包上热缩套盒后，热缩套盒插入套管内部，形成悬浮电位，造成电场集中，同时减少了套管的爬电距离，如图1所示。

1.2 制造工艺低

目前几乎所有金属封闭式开关柜的绝缘件都是由环氧树脂制作，由于工艺原因，其产品表面或内部容易生产气泡、气孔裂纹、杂质等，影响绝缘性能。环氧树脂材料运行在交流电场的作用下以及接触部分的温升效应，将产生介质损耗，导致介质温度升高，温度升高又使介质损耗进一步增加。

1.3 运行环境差

该变电站位于山区海边，且配电室通风排气不畅，导致环境温度高、湿度大。空气湿度大容易产生凝露，凝露容易导致柜内金属尖端放电，特别是开关柜在额定电压下湿度大的时候存在放电，同时局放放电引起柜内绝缘件发生电老化，从而缩短绝缘件的使用寿命。

2 35kV金属封闭式开关柜的改造措施及提高绝缘性能的探讨

2.1 绝缘件的选择及改造

2.1.1 开关触头盒及高压套管的选择

（1）选择采用进口树脂材料制作且带屏蔽设计的触头盒。带屏蔽的触头盒可消除电场集中问题，使电场分布均匀，局放量小等，消除相间放电。（2）可采用大爬距、双层屏蔽设计的高压屏蔽型套，以提高其绝缘强度，降低局部放电量。可选择加大内腔直径的套管，安装后可增加母排对套管空气距离，改善空气场强。在母排穿过套管时，采用母线夹固定，增加母排的稳定性。

2.1.2 热缩套及母排接线盒的改造

将所有母排采用进口热缩材料进行热缩包封，在包封时候，做到收缩均匀、无气隙。在母排不满足安全距离的情况下，为了保证母搭接点外露金属高压部分的绝缘安全，需要在搭接处加装绝缘进行包封：在包封接线盒时，套上接线盒，将接线盒的两端在用热缩套包封好，防止热缩护罩盒开口等缺陷而引起故障。重新设计母排搭接的位置，搭接位置不能触及穿墙套管的端面，保证搭接位置与套管距离不小于40mm。

2.2 安装工艺改进

2.2.1 母排按规范倒角

原触头盒内部母排倒角不规范，曲率半径过小，易形成极不均匀电场，造成尖端电晕放电，导致电气性能劣化，铜排尖角和边缘处及触头盒内壁有明显的放电痕迹。对母排按规范倒角，并将加工面进行镀层处理；对母排搭接处，分支母排的尖端进行倒角、抛光处理。

2.2.2 SMC绝缘板改造

SMC板容易吸潮，吸潮后绝缘板材料介电常数变大，从而改变了绝缘件处的电场分布，降低了空气放电的起始电压，导致对绝缘件产生局部放电。因此切除非必要绝缘板，避免绝缘板与绝缘件的搭接，更换老化绝缘板，对尖端进行倒圆角工艺处理，在表面涂刷防污闪涂料。

2.3 开关柜运行环境的改善

在开关室内设计的通风窗和抽风机，应加装网栅或滤网以减少进入开关室内部尘埃量，改善通风条件。为消除因湿度大而产生凝露现象，确保绝缘件的正常使用寿命和安全运行，可在室内增加空气除湿装并在开关柜内安装加热器，可采用小功率常投和大功率手动投切，以提高开关柜内部元件的绝缘性能。进出开关柜电缆孔、柜孔等应采取阻燃料或倒漏斗型密封元器件进行封填，以防止潮气和小动物进入开关柜。

结语

开关柜内部结构设计、绝缘材料的选择、绝缘件的制造工艺、开关柜内绝缘件的安装工艺、开关柜的运行环境对开关柜的绝缘性能均有影响，为减少开关柜绝缘事故发生频率，需要采取针对性的技术措施。有效提高开关柜设备绝缘水平，使其具备较好的运行性能水平，确保35kV金属封闭式开关柜安全可靠、节能经济地高效运行。

参考文献

[1]国家电网公司运维检修部国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]任国海.提高35kV中压开关柜绝缘能力的技术措施探讨[J].工业技术，2012（04）：71-73.