高壓開關柜絕緣事故原因和絕緣性能的優化措施

一、前言
　　開關柜發生絕緣事故的主要原因是絕緣性能低、空氣間隙小，室內潮濕、凝露等環境條件惡劣引起。近年來，隨著電網改造力度的加大，電網設備質量有所提高，絕緣事故有所降低。但目前我市的縣級電網大部分的開關設備還很陳舊，絕緣等級差，存在很大的安全隱患?，F筆者開始對高壓開關的絕緣事故原因及絕緣性能的優化措施進行一些粗淺地探討。
二、高壓開關柜絕緣事故原因分析
　　高壓開關柜是使用極廣、數量最多的開關設備。在諸多性質的開關柜事故中，絕緣事故多發生于10kV及以上電壓等級，造成的后果也很嚴重，而且往往1臺開關柜出事故，殃及鄰柜的現象更為突出。高壓開關柜絕緣事故原因分析主要有以下幾方面。
　　1　爬距及空氣間隙不夠。爬距及空氣間隙不夠是開關柜發生絕緣損壞事故的根本原因。特別是手車柜，為縮短柜體尺寸，生產單位往往大幅度地減小裝于柜內的斷路器，隔離插頭相間距離或對地距離，未采取有效的保證絕緣強度的措施。
　　2　制造質量差。工藝不良。制造質量及裝配質量對開關柜整體耐壓水平有很大的影響。如開關柜內的有些元件可以通過耐壓試驗，但開關柜整體卻通不過，原因是裝配質量差。如緊周螺絲不規則，擰緊后螺桿長出螺母過多：有的支持瓷柱緊固底板成“丁”字型，在支持瓷柱處作特殊處理，這樣不僅縮短了絕緣距離，而且造成電場局部集中。另外支持瓷柱質量差，穩定性能差，在短路電流沖擊下發生斷裂，造成事故擴大。
　　3　接點容量不足或接觸不良，發熱導致開關柜起火。當接點容量不足或接觸不良時，該處局部溫度升高，嚴重時燒斷該處載流部，引起對地或相間閃弧，造成絕緣閃絡。
　　4　環境條件的影響。開關柜運行的環境條件差是導致開關柜發生絕緣閃絡的主要原因，例如當大氣污染不斷加劇，就會逐漸污染電力設備的絕緣子、套管及母線。分析多年來污閃事故，總結出發生污閃的原因主要有二：第一是污穢和潮濕兩個因素同時存在于絕緣子的表面，灰塵附在絕緣子表面，在干燥的時候絕緣電阻仍然很高，所以在干燥氣候下不發生污閃。清潔的水電阻也很高，如果絕緣子不臟污，它雖然受潮了，但絕緣強度仍很高，這時也不發生污閃。一般情況下，干旱氣候持續的時間較長，絕緣子及母線積污多了。這時又突然下霧，而下霧的時間較長(一般2～3h)。污穢被霧水充分地潮濕，此時產生污閃的可能性較大。第二是絕緣子串的泄漏距離偏小，不能適應污穢和潮濕韻環境。污閃是在絕緣電阻下降、泄漏電流增大到一定程度時才發生的。在同樣的污染受潮和同樣的電壓下，如果絕緣子的泄漏距離較長，泄漏電流增長就比較快，泄漏距離越長，電弧的弧徑就越長，閃絡就難以發生。如果絕緣子的泄漏距離小，放電容易跨接兩端電極，從而發生閃絡。
　　5　雷擊過電壓造成開關柜閃絡。在電力系統中，由雷擊放電引起過電壓造成開關柜放炮的事情時有發生，根據其產生的原因，雷擊過電壓通常大致分為直擊雷過電壓和感應雷擊過電壓造成開關柜閃絡。在電力系統中，有關雷云壓，雷擊過電壓將在后面闡述。
三、高壓開關柜絕緣性能的優化方案
　　開關柜接入電網后，必須同時承受工作電壓的作用。如果由于元件質量不好，與電網某些參數不利的組合，又會加劇運行條件惡化。因此，開關柜生產制造中，應特別注意絕緣性能，以減少運行中絕緣事故的發生。對絕緣件的設計，除需滿足必要的機械強度外，最根本的是應承受規定的電壓(見GB1408《固體絕緣材料工頻電氣強度試驗方法》)。因此，可采取以下一些措施。
　　1　廣泛采用具有優良阻燃性、增水性的SMC等材料，在不增大空間體積的前提下，設計制造大爬距絕緣件。
　　2　一定要按部頒標準的要求，帶電體對地距離不小125mm。這個距離雖比過去100mm的要求有所提高，然而這是最低要求。125mm不對稱間隙的工頻耐受電壓約為4gkv(最大值)，而在不利的情況下，電容傳遞過電壓最大值有可能高達63kv(最大值)，可見這個間隙距離是不夠的。
　　3　應充分注意元件選擇，特別是電壓互感器，要選擇伏安特性較好的產品，即在線電壓下無顯著飽和的電壓互感器。同時，對于隔板等，應選用絕緣性能好，不燃燒或阻燃的絕緣材料。
　　4　盡量不要只使用一相或兩相電壓互感器接在相線與地之間(包括在雙電源定相時)，以保證三相對地阻抗的對稱性，避免中性點位移或產生諧振。
　　5　關規定中，對普通地區要求不小于1.2cm/kv，然而我市運行經驗表明，這個數值偏小。南方地區濕度大，10kV開關雖處于室內，但并不能消除飄塵的沉積，考慮到大氣環境條件日趨惡化，k0kV開關柜的外絕緣泄漏比距應選為206cm/kv以上為宜。
　　6　在有條件時，開關柜外絕緣建議進行凝露條件下的耐壓試驗。這是開關柜適應環境條件的一個非常得力的措施，希望制造廠家能予以考慮。
　　7　運行單位也應考慮改善環境條件，如采取空調、吸濕、加熱等措施。尤其對一些老的開關柜，增大空氣間距及泄漏比距有困難時，更宜從改善環境條件人手。
　　8　在運行中還要加強清掃，要貫徹“逢停即掃”的原則。
　　9　要采用相應的保護相問過電壓措施，有些單位提出的用4支氧化鋅避雷器Y/O接法的方案，可考慮采用。
　　10　有條件時，開關柜內帶電體盡量采用熱縮橡膠給予包扎，對提高運行水平很有利。
　　11　結合元件復合化(組合式)設計及元件集中化裝配，設計出相適應的絕緣方案，如目前KYN柜中互感器套管觸頭盒、絕緣子的組合結構所需的絕緣配合。
　　12　改進配方、工藝，在中壓開關柜專用配件方面，更廣泛地采用新型配方的環氧樹脂絕緣件，如KYN柜中的活動擋扳采用絕緣材料，避免過去有些廠家采用金屬材料的做法，這樣可以避免在活動擋板卡阻的情況下仍能保證電氣絕緣。
　　13　加大開發應用封閉式充氣柜和封閉式箱變的力度。