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      一起35kV開關柜故障的分析與處理

      四川桂豐源科技 2019-07-30 技術論文 2228 ℃ 0 評論

      摘要: 文章對一起35kV開關柜故障的原因進行了分析。 對開關柜的運行環境和技術參數進行了探討, 得出高壓室濕度過大和開關柜絕緣距離偏小是事故的根本原因 , 提出了可行的改進措施, 運行結果表明了措施的有效性。
      關鍵詞: 開關柜; 絕緣電阻; 絕緣距離; 除濕
      引言
      開關柜由于占地面積小 , 性能穩定 , 易于維管理等優點 , 在變電站中得到了廣泛的應用 。目前 , 10kV開關柜經過多年的發展 , 其技術已經相當成熟 , 新建變電站 10kV設備基本全部采用開關柜 。 雖然 35kV開關柜也廣泛應用于變電站 , 其技術在近些年有了較大進步 , 但在設計 、安裝和運行維護等方面仍存在著不同程度的問題 。 近幾年 , 廣東部分地區 35kV開關柜多次發生因受潮引起局部放電和局放超標等現象 , 存在安全隱患 , 影響了電網的安全運行 。 本文介紹了一起因 35kV開關柜受潮而引起的事故 , 分析了事故的原因并給出了解決方法 。
      1 事故概述
      2013 年 05 月 08日 , 某 35kV變電站當地為雷暴雨天氣 , 在雷聲響后 , 35kV高壓室傳來爆炸聲 , 同時 35kV母聯 300開關保護裝置過流 I段動作跳閘 。 值班人員巡視發現 35kV母聯 300間隔有明顯熏黑痕跡 , 隨后值班人員接調度指令, 依次將該站 35kV和 10kV線路停運 。
      相 關 班 組 人 員 立 即 到 站 進 行 檢 查 , 發 現35kV母聯 300TA小車三相觸頭絕緣套已發黑 ,且下動觸頭臂與柜內靜觸頭護罩的金屬擋板處均有明顯的放電痕跡 , 柜內部件表面存有薄水霧 ,初步判斷是由于柜內凝露水珠導致觸頭臂對金屬擋板放電 [1]。
      2 原因分析
      為查找故障的原因 , 檢修班組分別對 3 5 k VI 、 I I 段母排搖測絕緣 , 絕緣值接近 0 。 隨后拆開母排柜蓋板檢查 , 發現母排柜內壁附著較多水珠 , 且母聯 300TA柜 A相穿墻套管屏閉線燒斷( 屏蔽線絕緣外套有壓痕 , 應在施工過程中已壓傷 ), 母排存在很多尖角 。 經簡單干燥 ( 用毛巾擦拭表面水珠) 處理后 , 分別對各個間隔遙測絕緣 , 每個間隔的絕緣都較低, 但比簡單干燥之前有較大變化, 其中某間隔結果如下 :

      b1.jpg

      從表 1 可以看出 , 該站開關柜的絕緣很低 ,與規程要求的大于 1000 MΩ差距較大 , 不能投入運行。
      該型號開關柜要求其運行環境濕度不大于70% , 但事故當天高壓室相對濕度接近 90% , 遠超過了設備的要求 , 從而導致設備的絕緣能力大大下降 , 絕緣裕度減小 , 當出現雷電時 , 線路上的過電壓傳遞到變電站 , 導致設備的絕緣薄弱處( 如母排尖端 ) 對柜體放電 。 因此 , 該次事故是由設備運行環境、 設備技術參數和施工質量共同引起的 , 下面做逐一分析 [2]。
      2.1 高壓室防潮封堵不合理
      該站高壓室在墻體上安裝有 2個抽風機 , 用于排出室內的有害氣體, 但該風機處沒有采取任何防止潮氣進入的措施, 使得潮濕天氣濕氣很容易通過風機孔進入高壓室 。 高壓室內也沒有安裝空調或抽濕機等除濕設備 , 使得外部環境進入的濕氣不能被清除 , 增加了室內的相對濕度 , 開關柜的運行環境濕度在潮濕天氣很容易大于 70%,從而造成設備絕緣能力下降 。
      該類型開關柜的母線室沒有安裝加熱器 ,35kV母線室無通風孔 , 進入開關柜的濕氣在工作區內隨熱源產生的熱量被加熱 , 密度減小而向上流動 , 暖空氣向開關柜頂部運動 , 當遇到開關柜頂部冷的物體時就容易凝結成水珠甚至匯集成小水流 , 使得設備絕緣能力大大下降 , 當遇到過電壓侵襲時就可能放電 。
      2.2 開關柜絕緣距離不足
      與 10kV開關柜相比 , 35kV開關柜布置更為緊湊 , 為達到既減小柜體尺寸又能保證設備絕緣 , 國標GB50060規定了開關柜內帶電體與柜體的最小絕緣距離 , 如表 2所示。


      b2.jpg

      從上表可以看出 , 3 5 k V開關柜相間距應大于 300mm , 廠家為縮小柜體尺寸并沒有嚴格執行該標準 , 實際測量只有 200mm 。 為保證絕緣滿足要求 , 廠家采取在導體外部增加熱縮絕緣套的加強措施。 這種措施雖然在設備出廠時滿足技術要求 , 但隨著運行時間的增加 , 熱縮絕緣套不斷老化 , 相應的也就造成了設備絕緣能力的下降 。
      2.3 安裝工藝不良
      檢查中發現 , 該站 3 5 k V開關柜內母排存在很多尖角 , 施工時沒有進行打圓處理 。 這些尖角是電場強度最大的地方 , 當出現過電壓時就可能向絕緣薄弱處放電 。
      3 改善措施
      根據以上分析 , 該事故是由多方面原因共同造成的 。 因此 , 需從以下幾個方面進行改進 , 提高開關柜的絕緣能力 。
      3.1 改善開關柜的運行環境
      從類似事故發生的時間來看 , 每次事故發生都是在雷雨或潮濕的天氣。 因此 , 潮濕空氣從外部進入高壓室是事故發生的直接原因 , 必須切斷濕氣進入高壓室的通道 。 現場檢查發現 , 抽風機和通風百葉窗是濕氣進入的唯一通道 。 對于百葉窗 , 現場可以采取加裝活動玻璃的措施, 正常情況下窗戶關上 , 只有需要通風時才短時打開 。 對于抽風機處的孔洞 。 可采取在外部加裝活動百葉的方式解決 。 風機不工作時百葉關閉 , 阻斷濕氣進入高壓室的通道 , 當風機工作時 , 活動百葉在風的作用下打開 , 這種方法兼顧了密封和通風兩種要求 。
      對于進入高壓室的少量濕氣 , 必須吸收室內的濕氣 , 從而降低絕對濕度 。 可采取在高壓室加裝空調的措施, 在每年的潮濕季節 , 開啟空調的除濕功能 , 從而降低高壓室的濕度。
      上節分析到 , 由于開關柜頂部沒有通氣孔 ,造成濕氣在頂部聚集并凝結成水珠。 為此 , 采取在開關柜頂部加裝軸流風機的措施, 當有濕氣進入開關柜時 , 立即被風機排到柜體外部 , 防止濕氣在開關柜內部凝結 [3]。
      3.2 更換受損的元件
      盡管該類開關柜存在絕緣距離不足的問題 ,但由于開關柜結構已無法改變 , 因此只能通過外部加強措施來彌補距離的不足 。 從表 1 可以看出 , 每個間隔絕緣電阻都下降很多 , 與正常值相差很遠 , 受潮對設備的絕緣影響很大 , 因此必須更換全站 35kV柜內穿墻套管 、 柜內靜觸頭護罩等絕緣件 [4]。
      3.3 打磨母排尖角
      對整個母排做全面檢查 , 對存在尖角的地方做打磨處理 , 以改變母排尖角處的電場分布 , 防止絕緣薄弱處放電 。
      4 處理后的效果
      按照以上的措施處理后 , 該站高壓室濕度一直控制在 70%以下 , 經試驗 , 開關柜絕緣電阻均在 1000 M Ω以上 , 滿足送電條件 。 隨后 , 該站對 35kV開關柜進行了送電 , 使用局放測試儀檢測 , 沒有局部放電現象 , 該站運行至今沒有再發生絕緣受損現象 , 證明了處理方法的有效性 [5]。
      5 結論
      從開關柜事故的統計中可以看出 , 1 0 k V開關柜的技術已經相當成熟 , 運行穩定 , 但 35kV開關柜的設計參數還需要進一步優化 , 使之同時滿足柜體尺寸和絕緣裕度的要求 。 因此 , 對于新建的 35kV變電站 , 推薦采用戶外敞開式布置 ,對于運行的 35kV開關柜可采取以下措施 , 以減少事故的發生 :
      ( 1 ) 加強設備的年度檢修預試管理 , 嚴格保證設備達到安全運行的技術條件;
      ( 2 ) 改善設備的外部環境 , 保證環境溫濕度在廠家要求的范圍內 , 使設備處在最佳狀態;( 3 ) 充分利用紅外測溫儀和局放測試儀等科技手段 , 加強對設備的狀態監測 , 提前發現潛在缺陷和隱患 。
      參考文獻:
      [1] 潘長明,劉剛,等. 高壓開關柜絕緣事故的分析及防范措施[J].高壓電器2011,7:90-93.
      [2]     朱迎陽. KYN-40.5 開關柜絕緣結構的改進[C].高電壓技術文選,2010,12:150-157.
      [3]     劉廣,趙良濤,等.一起由雷擊引起35kV 開關柜內部放電引發的思考[J].電氣開關,2012,3:93-95.
      [4]     朱雪松. 幾起典型的220kV變電站35kV開關柜故障及其防治對策[J].湖州師范學院學報,2011,33(4):
      217-219.
      [5]     耿偉,魯永.一起35kV開關柜內部受潮放電的原因分析及處理[J].電氣開關,2008(4):65-66.
      作者簡介:
      董家讀(1985),男,主要從事變電運行工作。
      (責任編輯 莊嚴)

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