35 kV开关柜穿柜套管故障原因分析

李建明

(阳城国际发电有限责任公司，山西 晋城 048102)

0 引言

某35 kV 开关柜采用移开式结构,母线采用D型绝缘铜母排,柜与柜之间母线绝缘主要依赖带屏蔽环的穿柜套管。由于该开关柜尺寸小、操作灵活、维修方便,在改造工程中应用较为广泛。但在实际运行中,由于其结构复杂、绝缘裕度小,加上受产品制造质量、运行环境、运行维护水平影响,其故障率还是比较高的,尤其穿柜套管的故障又占相当大的比例。

1 故障概述

2018-07-11,某电厂35 kV 段母线正常运行中母联开关柜母线室故障,造成母线失电,上一级开关跳闸。经检查为该35 kV 段母联开关柜00BDA05 与相邻的开关柜00BDA04 柜间母线穿柜套管放电严重。

2 原因分析

(1) 穿柜套管均压环弹簧安装不当。35 kV 母联柜00BDA05 与00BDA04 柜间B 相、C 相穿柜套管屏蔽环与母排间的均压环弹簧由于安装过程中存在位置不当或挤压变形,致使穿柜套管屏蔽环与母排接触不良,不能实现等电位连接。带电运行中母排与穿柜套管内表面屏蔽环之间电场不均匀,空气被击穿后持续放电,进而发展为沿面放电,最终在套管外与母联开关柜A 相静触头形成ABC 三相短路通道。

这里的均压环弹簧起着等电位连线的作用,等电位连线常应用于高压开关柜穿柜套管、穿芯式电流互感器等设备中。

等电位连线的作用：母线对地或对电流互感器的二次绕组之间存在两个串联的“电容器”,分别为空气和环氧树脂,前者介电常数小而后者介电常数大。如果没有等电位线,高压运行时空气介质“电容器”将承受更高的电压,容易被击穿产生电晕放电现象。因此,就用等电位线把空气“电容器”给短路起来,这样就将母线的电位接到套管的内腔上,在母线对地或对电流互感器二次绕组之间就只有环氧树脂绝缘,消除了电晕放电现象,保证了带电设备的安全。

(2) 运行环境不良。在GB/T 11022—2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》及DL/T 593—2016《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》等相关技术标准中,均对开关柜使用环境、温湿度做了如下规定：在24 h 内测得的相对湿度的平均值不超过95 %；月相对湿度平均值不超过90 %。

该配电室虽安装了两台3 匹空调,但由于该空调没有抽湿功能,也没有装抽湿机,设备在运行中相对湿度可能超过设计使用湿度。而且实际上在某些地区,温度的骤变也会导致室内设备凝露的发生。因此在空气湿度较大的运行环境下,穿柜套管的放电现象更加严重,最终导致故障的发生。

(3) 运维水平有待提高。检修规程或检修工艺中未能明确高压开关柜穿柜套管等电位连线的检查标准和检查要求,日常检查维护工作中忽视了对等电位连线的检查和检修,由于漏检造成该设备隐患未能及时发现和消除。

(4) 未配置母线保护。该35 kV 母线未配置母线保护,是造成开关越级跳闸停电范围扩大的重要原因。

3 预防措施

(1) 加强35 kV 开关柜的设计、选型、基建安装工作。依据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》第12.4.1.10 条：24 kV 及以上开关柜内的穿柜套管、触头盒应采用双屏蔽结构,其等电位连线(均压环)应长度适中,并与母线及部件内壁可靠连接；第12.4.1.3 条：开关柜及装用的各种元件均应进行凝露试验,开关柜整机应进行污秽试验,生产厂家应提供型式试验报告。

因此一定要做好设备采购前的设计和选型工作,另外要注意设备安装阶段容易忽视的细节问题。例如本案例中均压环弹簧安装不当是造成本次故障的主要原因,未能满足“等电位连线与母线及部件内壁可靠连接”的技术要求。因此有条件时应将“穿柜套管均压环弹簧”改造为“电磁软线通过螺丝紧固或焊接的连接方式。”

(2) 提高设备运行维护水平。严格按照产品的检修维护周期进行设备的检查维护保养工作,运行环境变差时应及时缩短检查周期；停电时应重点检查等电位连线与套管内屏蔽层的接触情况并进行导通测试,合格后方可投运；穿芯式电流互感器等电位线采用软铜线,并应位于屏蔽环(罩)内,检查应无脱落现象。检查开关柜的驱潮装置工作正常。结合日常巡视检查温湿度控制器是否正常,潮湿季节应切换为手动模式长期投入。

(3) 积极利用红外成像、超声波局放检测等先进技术手段加强开关柜设备运行中的监测,发现隐患或缺陷及时处理,保证设备安全可靠运行。

(4) 改善开关柜设备运行环境。高压室在设备运行时应处于密封状态,轴流风机等通风孔在不用时应保持关闭状态,所有窗户密封性要好,开关柜及出入线电缆封堵应严密良好,阻止外界潮气的进入；高压室应配备抽湿机、空调机,用以保持适合的温度和湿度,满足开关柜运行环境要求。

(5) 有条件时,为避免开关柜越级跳闸或“火烧连营”事故的发生,35 kV 母线应装设差动或电弧光保护等母线保护,在母线室发生故障时能快速准确地将故障切除或隔离。

4 结束语

35 kV 开关柜是电力系统的重要设备之一,在日常检修维护工作中,除了要做好开关柜本体的工作外,也必须重视对开关柜诸如穿柜套管等零部件以及对设备运行环境的管理工作。