40.5kV开关柜绝缘缺陷分析及解决措施

李建军，应兵荣

(1.浙江开关厂有限公司，浙江　衢州　324000； 2.浙江迪思威电气股份有限公司，浙江　开化　324300)



40.5kV开关柜绝缘缺陷分析及解决措施

李建军1，应兵荣2

(1.浙江开关厂有限公司，浙江衢州324000； 2.浙江迪思威电气股份有限公司，浙江开化324300)

40.5kV金属封闭开关柜是在变电站中广泛使用的开关设备，由于在设计、制造存在的问题，会造成运行现场发生绝缘缺陷。本文对某变电站运行的开关柜存在的绝缘缺陷从绝缘件、母排等方面进行了分析，采用电场分析软件，找出问题的根源，并提出了改进措施。现场验证试验，取得了较好的效果。

开关柜；绝缘；缺陷

1　前言

40.5kV小型化空气绝缘金属封闭开关柜在220kV和110kV变电站和大负荷工业用户中也取得了广泛应用，但多年的运行经验表明，这种小型化的空气绝缘金属封闭开关设备的绝缘性能故障呈现逐年增多的趋势。

本文对某变电站的5面40.5kV开关柜运行后存在的缺陷进行了系统的分析，并提出了有效的解决措施。

站内40.5kV开关柜开关柜母线由运行转检修状态，进行绝缘故障问题的查看和统计。

2　绝缘件的放电缺陷

2.1触头盒相间放电

触头盒的屏蔽设计不正确，运行后导致相间放电，放电部位集中在两相触头盒搭接处(见图1)。从现场的触头盒屏蔽结构分析，电场主要集中的触头盒的中部，因此放电也从搭接缝隙中部开始，并逐渐向两端扩展(见图2)。现场运行的触头盒的放电也证明这一缺陷。

2.2触头盒后部对安装板放电

由于触头盒安装板设计不合理，触头盒安装后安装板部分伸入触头盒后部(见图3)，导致了电场分布改变，形成放电条件(见图4)。另外触头盒安装板上四方孔的边缘产生放电(见图5)。

2.3母线套管气隙放电

母线套管没有屏蔽设计，另外主母线没有居中安装在母线套管内，导致空气间隙不均匀，产生的小气隙放电(见图6)。套管实际爬电距离只有680mm，不满足20kV/mm的设计要求。

图5　安装板四方孔的边缘放电

3　母排搭接、加工、装配缺陷

3.1母排搭接设计

母排搭接面设计在套管端面处，与套管间的空气净距离过小，加之空气潮湿，导致搭接处与套管存在放电，另外母排搭接处存在尖端。

3.2下支排折弯设计

下支排折弯设计与触头盒出口处搭接，加之静触头盒内安装嵌件设计不合理，容易导致母排不居中安装，引起的局部放电。

3.3母排加工工艺

母排端部倒角工艺不规范引起尖端放电，长时间局部放电会烧毁绝缘，母排尖端的存在是放电的主要原因。

3.4电缆室绝缘板安装

电缆室绝缘板加装不合理(见图7)，改变了互感器、绝缘板间的电场分布，降低了空气的放电起始电压。绝缘板没有起到屏障作用，反而成为放电桥接作用。

4　解决措施

通过对开关柜放电的问题进行系统分析，并采用电场分析软件，找出问题的根源。

4.1绝缘件选用

绝缘件选用优质原材料及具有V0级阻燃材料生产的触头盒、套管，触头盒、母线套管采用具备屏蔽技术的产品，均匀分布电场，减少沿面放电和局部放电的几率。

触头盒采用进口树脂、阻燃材料并带屏蔽设计，分支母排出线口采用改进型，能消除电场集中问题，使电场分布均匀。电场分析图如图8、图9所示。

图8

套管它是极不均匀电场结构，套管中有两个关键的部位的电场分布极其重要：(1)套管的内部的电场问题，(2)套管安装面周围电场分布。通过图9的电场分析来比较两种套管的电场分布。

图9

4.2触头盒安装梁改进

更换触头盒安装梁，去除多余部分，避免伸入触头盒后部，通过仿真软件对其结构分析，见图10、图11。

图10　改进后的电场分布图

图11　改进前的电场分布图

4.3母排搭接设计

改进母排折弯设计及搭接位置，要求搭接引排到套管端面的距离不少于40mm。

4.4母排加工

母排进行规范倒圆角处理，要求静触头处的母排按全圆角处理，搭接处的母排按R5小圆角处理。消除尖端放电效应，消除柜内毛刺等。

4.5绝缘板安装

柜内绝缘板安装严格按照DL/T404的要求，带电体与绝缘板之间的最小空气间隙应满足40.5kV设备应不小于60mm，绝缘板的切割面做防潮处理，安装必须居中。

5　改进后结果

经过4天的改进，对5面开关柜存在问题进行全面改造，对开关柜进行现场验证试验，取得了较好的效果。

(1)通过了95kV/1min的工频耐压试验。

(2)对整柜进行了局放试验，单台整柜局放达到300pC的要求。

(3)改造后开关柜主回路电阻比改造前有下降。

6　结论

本文对运行现场所发生开关柜绝缘缺陷现象进行了研究，并对其根本原因进行了分析。把关键绝缘缺陷与仿真结果相比较，通过电气性能测试来验证仿真的正确性。生产制造厂家应从以下几方面加强控制，确保产品质量。(1)绝缘件的设计、安装工艺是影响绝缘性能的关键因素；(2)绝缘配合设计是开关柜可靠运行关键因素；(3)仿真计算是提高开关柜绝缘设计可靠性的有力手段。

[1]苑超山.35kV高压开关柜触头盒爆炸事故[J].农村电气化,2013,6.

[2]潘长明,刘刚,等.高压开关柜绝缘事故的分析及防范措施[J].高压电器,2011,7.

[3]刘国利,肖登明.套管局放分析及电场仿真[J].电气技术,2014,9.

Insulation Defect Analysis and Solution Approach of 40.5kV Switchgear

LIJian-jun1,YINGBing-rong2

(1.Zhejiang Switchgear Factory Co.,Ltd.,Quzhou 324000,China； 2.Zhejiang Disiwei Electric Co.,Ltd.,Kaihua 324300,China)

40.5kV metal-enclosed switchgear is widely used in substations.The different problems in designing and producing period,will cause some insulation faults on running site.This paper uses the electric field analysis software to analyse the insulation defects of the running swtichgear of one substation,from insulation parts,busbar parts.Then find the root of problems and propose improvement approach.Finaly get a preferable result by verification test on site.

switchgear;insulation;defects

1004-289X(2016)02-0106-03

TM591

B

2015-06-16

李建军(1966-)，男，工程师，从事开关产品工艺；

应兵荣(1977-)，男，工程师，从事开关绝缘技术。