35kV开关柜常见故障及预控措施分析

何韵

摘要：随着经济发展以及人民生活水平大幅提升，对于电力资源的需求越来越大，这不仅要求供电企业要保持充足的电力能源供应，同时也要充分保障电力系统的安全运行，降低电力系统发生故障的风险，提升系统的稳定性与可靠性。35kV开关柜的主要作用是控制与保护电路，目前，在变电站中35kV开关柜的应用比较广泛，且配套技术也比较成熟，但是受设计、安装以及运维等方面的影响，35kV开关柜在运行过程中也出现了比如局放超标等多种故障，影响了变电站的安全运行。

关键词：35kV;开关柜;常见故障;预控措施

35kV开关柜优点很多，如噪声小、可靠性高、结构紧凑、环境适应性高、体积小等。然而，近些年来，随着35kV开关柜数量的持续攀升，在实际运行中，由于各种因素的影响，出现了一系列的故障问题。因此，分析35kV开关柜常见故障及其相应的预控措施是非常有必要的。文章以某变电站一起35kV开关柜故障事故为例，重点分析35kV开关柜的常见故障，并研究相关的预控措施。

1、35kV开关柜故障事故概述

某变电站在一次雷雨天气中，雷响之后35kV高压室传出爆炸声，35kV母联300开关保护装置过流I段动作跳闸。变电站值班工作人员巡查时发现开关间隔出有明显熏黑的痕迹，此时值班工作人员接到调度指令，要求将35kV线路停运。检修人员进入现场后，经过检查发现35kV母联300TA小车三相触头绝缘套已发黑，且下动触头臂与柜内静触头护罩的金属挡板处都存在放电痕迹，35kV开关柜内部存在一层薄薄的水雾，检修人员初步判断触头臂对金属挡板放电可能是开关柜内的水雾所致。此前，该地区部分变电站曾出现过35kV开关柜受潮导致出现局部放电、局放超标等故障。

2、故障原因分析

检修工作人员首先对35kV线路的I、II段母线铜排的绝缘值进行了测试，测试结果接近于0。拆开母排柜的盖板进行检查，发现内壁上附着有水珠，并且母联300TA柜A相穿墙套管屏蔽线已经烧断，经观察屏蔽线的绝缘外套上存在压痕，猜测是安装施工时压伤，用毛巾擦干水珠后，再次遥测绝缘，虽然检测结果显示绝缘值比较低，但是相较于处理前产生了明显变化。35kV开关柜安全运行要求绝缘值不低于1000MΩ，虽然处理后测试结果有所变化，但是显然无法达到运行要求。该变电站35kV开关柜运行环境要求湿度在70%以下，否则可能会引发开关柜故障，此次故障事故发生时，开关柜所处环境中的湿度超过90%以上，明显超过开关柜运行要求，导致设备绝缘值大幅降低，在雷雨天气中，线路中的过电压会传递至变电站，并通过设备绝缘的薄弱部位对开关柜放电。总的来说，此次故障事故与设备运行的环境、安装施工以及设备的技术参数等多方面因素有关。

2.1变电站高压室防潮处理不合格

该变电站在高压室墙体上装有2台抽风机，主要是排出高压室内有害气体，然而在安装时未考虑到防潮问题，没有采取任何防潮措施，导致潮湿天气通过风机孔会进入潮气，增加高压室内湿度。同时在高压室内也没有配备相应的除湿设备，一旦室内湿度增加，短时间内难以快速降下来，最终会影响到设备的绝缘能力。

2.2开关柜的绝缘距离不够

根据GB50060的规定，35kV开关柜内的带电设备与开关柜柜体最小绝缘距离为300mm，而经实地测量，带电设备与开关柜间的距离仅200mm，设备厂家出于缩小开关柜尺寸的考虑，缩短了最小绝缘距离，仅在导体外部增加了绝缘套来弥补这一缺陷，但是随着开关柜的运行，绝缘套受热老化，其绝缘性能必然下降，从而影响到设备性能。

2.3安装施工质量问题

检修人员在对故障现场进行检查时发现，屏蔽线存在压伤，并且母排存在尖角，在施工时未作打磨处理。而这些尖角是电场强度最大的部位，若线路中出现过电压就可能对绝缘薄弱部位放电。

3、预控措施

3.1改善35kV开关柜运行环境

结合此次故障事故以及该地区同类型故障事故来看，此类故障发生时均为潮湿天气或者雷雨天气，潮湿空气进入变电站高压室，导致高压室环境湿度升高，进而影响到设备绝缘性能。针对该变电站的情况，首先需要切断高压室流入潮湿空气的通道，即抽风机的风孔以及通风窗，抽风机的风孔可以在外部安装活动百叶，抽风机停止运行时百叶闭合，阻止潮湿空气进入;抽风机运行时，活动百叶打开，保持空气流通，即便潮湿空气进入高压室，在抽风机作用下也会被抽出。这种做法的优势在于不仅可以起到阻止潮湿空气的作用，同时也能兼顾高压室通风需求。通风窗可以安装活动玻璃，仅在高压室需要通风时打开，其余时间保持闭合状态，从而阻止潮湿空气进入。此外，考虑该地区的空气湿度较大，尤其是每年的雨季，为了确保高压室的绝对湿度保持在规定的范围，必须采取措施吸收掉高压室内的潮湿空气。因此，需要高压室安装空调，在雨季来临时，定时打开空调除湿功能，从而使高压室的环境湿度保持恒定。此外，检修人员在检查时发现开关柜内壁上凝结有水珠，这主要是由于开关柜内部相对封闭，顶部没有开通气孔。因此，在开关柜的顶部安装风机，若潮湿空气进入开关柜内部，则风机会将其排出，使开关柜内部保持相对干燥的状态，避免水珠凝结。

3.2处理各相导体间距问题

在该变电站中，发生此类故障事故与最小绝缘距离不够也有密切关系，但是由于该变电站已经建成投入使用，若需要改变开关柜的整体结构，造成的影响范围较大。因此，尝试采用其他措施弥补这一缺陷。设备受潮后，其绝缘性能会大幅下降，远远低于开关柜安全运行的标准。因此，更换开关柜内的所有静触头护罩以及穿墙套管，选择绝缘性能优良的元件。同时也要沿用设备厂家采用的强化措施，即在导体外部加设绝缘套，对老化绝缘套全部更换。此外，在开关柜运行過程中，要定期检查上述各项元件，发现绝缘性能下降要及时更换，避免引发故障。

3.3对母排上的尖角进行打磨处理

对开关柜内整个母排进行检查，有尖角的部分必须进行打磨处理，从而改变母排尖角部位电场分布，避免绝缘薄弱位置放电。

3.4安装线路避雷器

根据调查统计，该地区此类事故的发生多与雷雨天气有关，因雷击所造成的线路中的过电压会击穿开关柜内绝缘薄弱部位，同时还可能直接导致电力设备损毁。因此，采取相应的防雷措施极为必要。在开关柜中配备线路避雷器，可以有效防护出线间隔，不僅可以避免雷击造成电力设备损毁，同时也能限制因雷击产生的过电压，避免开关柜薄弱部位被击穿出现局放超标等故障，有效降低故障发生风险。

3.5选择新型开关柜技术

C-GIS开关柜采用新型技术，在焊接钢板的柜体内设置间隔，以三相共箱式的方式将接地开关、隔离开关以及断路器等高压元件装入柜体内，同时，柜体内的绝缘介质是比大气压高一些的SF6或者SF6/N2混合气体[3]，从而在35kV开关柜运行过程中可以降低外界环境因素对设备运行状态的影响，避免因触头接触不良或者是开关柜内存在局部放电等故障，进而影响到开关柜的运行状态，全面提升35kV开关柜运行的可靠性与安全性，全力保障电力供应。

4、处理效果分析

通过采取上述几项措施，使得该变电站高压室的环境湿度持续保持在70%以下，符合35kV开关柜的运行条件，经检修人员再次测试，开关柜的绝缘电阻值都超过1000MΩ，符合变电站运行条件。测试完成后，该变电站开始对35kV开关柜送电，并采用局部放电测试仪器进行检测，未发现开关柜内存在局部放电的情况，此外，由于加装了线路避雷器，并采取了防潮措施，该变电站运行至今未出现此类事故，表明采取的措施具有显著效果。

5、结语

从此次故障事故当中可以看出，35kV开关柜虽然应用已经比较广泛，相关技术比较成熟，但是由于受多种因素的影响，仍存在较高的故障风险。因此，对于35kV开关柜的安装调试、运维管理工作要高度重视，定期利用局放测试设备以及红外测温设备等监测开关柜的运行状态，以便及时发现存在的缺陷或者故障并采取措施，从而确保其处于安全的运行环境中。

参考文献

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