一起10kV 开关柜隔离手车单相接地故障分析

耿俊雄 曹海兵

摘要：文中针对一起高压开关柜设备隔离手车单相接地故障进行了逐步排查与分析，指出该起极柱外表面绝缘故障是沿内腔伞裙面发生的对地短路故障，为了避免同类缺陷的再次发生，结合本次案例分析，对高压开关柜隔离手车现场运维的预防及处理措施提出建议。

关键词：开关柜;隔离手车;单相接地故障

引言

10kV金属铠装高压开关柜在变电站广泛使用，其安全稳定运行直接影响了电网的供电可靠性。开关柜内部出现的凝露现象会导致绝缘性能下降，导致绝缘件表面产生沿面放电而引发事故。本文针对一起高压开关柜设备隔离手车单相接地故障进行了逐步排查与分析，指出该起极柱外表面绝缘故障是沿内腔伞裙面发生的对地短路故障，为了避免同类缺陷的再次发生，结合本次案例分析，对高压开关柜隔离手车现场运维的预防及处理措施提出建议。

1 故障情况

2020年 09月，某 110kV变电站零序Ⅲ段保护动作跳开#2主变变低 A分支、B分支开关，部分 10kV母线失压。抢修人员现场检查过程中，发现设备室存在异味。抢修人员在将设备转检修状态的过程中发现 5022B隔离手车 C相极柱下端绝缘件绝缘不良引起对外壳放电。抢修人员在将部分10kV母线上所有开关柜转冷备用后，对故障母线开展耐压试验合格，检查故障柜隔离手车隔室静触头、静触头盒、电缆隔室、仪表隔室均无异常。

2 隔离手车检查

（1）隔离手车未清洁前试验

在隔离手车未清洁的状态下，A、B、C三相导电臂对外壳进行绝缘电阻测试。采用 2500V摇表测量，测试结果为 A相 3.54MΩ，B相 1.83MΩ，C相 0.134MΩ。在隔离手车未清洁的状态下，A、B、C三相导电臂对外壳进行工频耐压测试。测试结果为 A相42kV，B相 22kV，C相 1kV。在隔离手车未清洁的状态下，A、B、C三相导电臂对外壳进行局放试验，升至约额定运行电压6kV，测试结果为 A相 0.41pC，B相 20pC，C相 1kV时即击穿。

从上面隔离手车的性能測试结果可以看出，C相绝缘已损坏下降，B相受 C相发生内电弧故障影响，绝缘下降。A相极柱完全正常，且各项试验合格，故只需清洁 B、C相极柱重复开展上述试验。

（2）隔离手车清洁后试验

拆解手车底盘与 B相极柱后，修试人员使用酒精、无棉纸擦拭极柱环氧表面及内腔，擦拭后再用烘枪烘干。同时拆解 C相极柱，C相极柱由于发生内电弧后，内腔表面有一层碳化的表皮，用螺丝刀刮干净内腔及底部下端后的残留物后，再用酒精及无棉纸擦拭极柱表面及内腔，并用烘枪烘干。用 2500V摇表进行测试，测试结果为：B相 756GΩ，C相 16.1GΩ。

对隔离手车 B、C相极柱清洁后，分别对外壳进行工频耐压试验，试验结果为A、B、C相极柱均能够耐受 42kV的工频电压 1分钟。通过隔离手车清洁后的绝缘电阻及工频耐压测试可以得知，清洁前后，绝缘电阻及工频耐压差别很大。尤其是 C相已经发生内电弧故障的极柱，在内腔清洁后也达到了正常的绝缘水平。

（3）隔离手车拆解分析

极柱导电臂搭接处拆掉极柱导电臂，A、B、C三相均发现导电臂搭接的部位四周有铜导体锈蚀痕迹。敲开 C相极柱的导电臂下端子环氧层，可以看得更明显，而极柱环氧包裹的部位没有该现象。隔离手车室由于潮气造成铜导体锈蚀，隔离手车处在同一环境状态下，确只有 C相极柱导电臂受潮，而 A、B相未发生受潮及铜导体锈蚀情况，结合A、B、C相极柱上端子处都有一层类似黑色的氧化银物质。

C相极柱上半段解体情况为垫圈腐蚀发黑，垫圈覆盖面未锈蚀发黑。铝导体表面氧化腐蚀，表面呈橘皮状腐蚀形貌。C相极柱下半段解体情况为环氧树脂浇注与导体接触面存在气泡，并且在合模线顶端处出现气泡烧黑现象，造成局部小范围放电。

极柱内腔清洁后，可以看到两条较深的高压放电击穿痕迹，从下端子沿着伞裙延伸下来。从前面机箱极柱开孔的沿面也看到了电弧灼烧的痕迹，判断本次内电弧故障为极柱内腔高压导电部位沿着内腔伞裙沿面发生的对地短路故障。

3 原因分析

结合日常运维及解体情况，分析认为本次故障原因为隔离手车 C相极柱下端子高压导电部位沿着内腔伞裙面发生的对地短路故障，为极柱的外表面绝缘故障。C相极柱底部内腔出厂电镀及环氧浇注工艺存在瑕疵或 C相内腔在投运前已存在表面污秽，造成 C相极柱下端金属表面在相对潮湿的大气中极易发生电腐蚀反应。A、B相处在同样潮湿环境中，但未发生与 C相同样情况的电腐蚀及铜导体锈蚀情况，C相极柱受到少量潮气日积月累到一定程度，持续恶化破坏防护层，昀终导致电弧沿内腔绝缘相对薄弱的合模线处对地短路故障。

4 预防措施及建议

重视断路器固封极柱维护。在日常 10kV断路器的检修维护工作中，应加强对断路器固封极柱环氧树脂绝缘件外表面关注度，注重极柱底部及极柱内部的伞裙、合模线及外露的金属导电体外观检查，尽早发现绝缘劣化的初期现象，彻底清洁绝缘件内外表面的污秽、凝露，以避免事故扩大为接地故障。

加强设备室及开关柜内湿度监测与记录。加强电缆沟封堵工作，电缆沟内部存在的积水会导致潮湿空气的聚集，容易产生烟囱效应进入开关柜内部，进而对电气设备安全运行造成威胁。采取有效的措施防止电缆沟进水，对设备室内所有可能进入潮气的孔洞进行封堵。必要时加装抽湿机，以保持设备室的持续干燥状态。

避免空调出风口直吹设备。空调出风口直吹设备时，会使得设备面板的温度远低于室温，若遇到设备室内空气湿度较大，则会潮湿空气在设备面板内部产生凝露的风险。设备室内配备的空调应安装挡风板调整空调出风口风向，使之避免直吹开关柜设备。

5 结语

对一起高压开关柜设备隔离手车单相接地故障进行了逐步排查与分析，通过对故障隔离手车的解体分析，确认故障原因为极柱的外表面绝缘故障，提出在日常 10kV断路器的检修维护工作中，应加强对断路器固封极柱环氧树脂绝缘件外表面关注度，注重极柱底部及极柱内部的伞裙、合模线及外露的金属导电体外观检查，加强设备室及开关柜内湿度监测与记录，避免空调出风口直吹设备。文中讨论的缺陷分析方法及处理措施建议，对同类问题具有一定的参考价值。

参考文献

[1]崔景春.高压交流金属封闭开关设备[M].中国电力出版社，2016.

[2]黄绍平.成套电器技术[M].机械工业出版社，2017.

[3]刘若溪，白宝军，郭沁等.开关柜凝露现象机理分析研究[J].高压电器，第 54卷，2018年 10期，80-84，2018.

作者简介：耿俊雄（1993—），男，助理工程师，主要从事变电一次设备检修维护工作。

曹海兵（1988—），男，工程师，主要从事变电一次设备状态监测与管理工作。