KYN61-40.5型高压开关柜存在问题与对策.pdf

第 3 2卷第 4期 湖南电力 HU N A N E L E C T R I C P O WE R 2 0 1 2年 8月 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 0 1 9 8 2 0 1 2 0 4 0 1 1 K Y N 6 1 4 0 5型高压开关柜存在问题与对策 黎刚 ，毛文奇 ，黎治宇 ( 1 湖南省电力公司，湖南 长沙 4 1 0 0 0 7 ；2 湖南省电力公 司科学研究院，湖南 长沙 4 1 0 0 0 7 ) 摘要 ：本文分析 K Y N 6 1 4 0 5型高压开关柜在运行 中存在 的绝缘劣化、对地 闪络及 局部放 电等典型故障，并从绝缘结构和主绝缘件优化设计等方面提 出对策。 关键词 ：典型故障；对策 ；绝缘结构 ；优化设计 ；开关柜 中图分类号 ：T M 5 6 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 8 0 1 9 8 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 0 3 6 0 4 空气绝缘和复合绝缘高压金属封闭开关设备是 1 2 4 0 5 k V电压领域中装用量最大 的产品 。目 前国内在运空气绝缘 4 0 5 k V高压开关柜主要有 固 定式和移开式 2种 国内 自主开发 的如 X G N1 7型 和 K Y N 6 14 0 5型 ，国 外 设 计 的 如 D N F 7 型、 Z S 3 2型、WZ 2型和 N E X 4 0型l l2 等。其中 K Y N 6 1 4 0 5型高压开关柜采用空气绝缘 、落地手车移开 式设计 。标准柜宽为1 4 0 0 m m。 近年来该柜型在湖南电网运行中曾多次出现绝 缘闪络或局部放 电故障 ，严重影 响电网稳定运行 ， 因此有必要从柜体结构、绝缘选材、运行环境等方 面对该柜型进行综合分析 ，并提出有效的对策。 1 典型案例 1 1 绝缘劣化 1 1 1 某 1 1 0 k V变 电站 4 2 0 4 0 6间隔 2 0 0 7年 7 月投运后不久就出现轻微放电声 2 0 0 9年 9月初 放电声越来越大 ，且有异味。2 0 0 9年 9月 2 1日停 电检查 ，发现 4 2 0断路 器 A，B。C三相及 4 0 6断 路器 A相绝缘套 筒中问位置有 明显 的灰 白色 放电 痕迹 ；4 2 0断路器 C相上触指及 4 0 6断路器 B相上 触指有明显氧化痕迹 ，呈浅绿色。 1 1 2检查情况 1 )4 2 0 ，4 0 6断路器交流耐压试验 ：断 口及整 体试验电压在 3 0 k V时 ，即产生比较明显的放 电。 2 )高压开关柜母线交 流耐压试验 ：3 O k V时 触头盒与母排连接处 、静触头与触头盒之间均有明 显放电，且铜排绝缘包扎部分有明显的黑色放电痕 迹 ，3 4 k V时触头盒绝缘部分对地有放 电现象。 收稿 日期 ：2 0 1 1 O 8 1 6 3 6 1 2 对地 闪络 1 2 1 某 1 1 0 k V变电站 3 5 k V高压开关柜于 2 0 1 0 年 1 1月 1 8日投运 。2 0 1 1年 3月 8日，4 1 4 T 柜 母线室内 C相对地发生间歇性放 电，弧光过 电压 导致 4 1 6用户侧电缆头 B相对地击 穿 继而导致 B C相 间短 路( 故 障 电流 大 小 约 4 0 0 0 A) ，在 1 4 0 m s 后发展 为母 线室 三相 短路 同时造成 C相 T V熔断器炸裂及 内部绝缘损坏 1 2 2 检查情况 1 )4 x 1 4 T V母 线室 A相、B相母排与 穿屏套 管内壁连接的屏蔽线紧固螺栓处有严重电弧烧损痕 迹 ，B相母排下引 T接位置烧损。 2 )对 4 1 4 T V及避雷器进行试验 。发 现三相 避雷器及 A，B相互感器完好 ，C相互感器存在内 部击穿故障 ( 一次绕组直 流 电阻仅为 3 1 9 l q，一 次对二次绕组绝缘电阻为 0 ) 。 3 )对 4 1 4 T V正常相 ( A，B相 )进行 了三 倍频耐压试验 ，耐压值为 6 8 k v，耐压试验合格。 4 )对 3 5 k V I 母无故障高压开关柜 i相母线 分别进行工频耐压试 验，其 中 AB相 耐压 9 5 k v 1 ra i n通过 ，C相加压至 5 5 k V即放电闪络。 5 )该型式高压开关柜在进行雷 电冲击耐受试 验 ( 干试)时未通过。 1 3 局部放电 2 0 1 1年 3月 2 4日，对某 l 1 0 k V变 电站 4 0 5 k V 高 压 开 关 柜 4 2 2，4 0 3 ，42 4 。4 2 6 ，4 0 0 2 4 2 8 ，4 3 4 ，4 2 0，4 3 6间隔进 行超声波及暂 态地 电 位带电检测 ，结果表明上述 4 O 5 k V高压开关柜存 在严重局部放电现象 ，暂态地电压 ( T E V)检测结 第3 2 卷第4期 黎刚等：K Y N 6 1 4 0 5 型高压开关柜存在问题与对策 2 0 1 2年8月 果为 3 8 5 5 d B ，已远远超过标准规定的 2 0 d B 引， 见表 1 。测试过程 中 4 0 5 k V高压配电室 内充满浓 郁 的臭氧气味。并可听到明显的持续放电声 。2 0 1 1 年 4月 1 0日4 2 4高压开关柜穿墙套管运行 中发生 对地闪络。 表 1 高压开关柜带电检测数据d B 2 缺 陷分析 2 1 绝缘件设计选型不合理 1 )相间及对地空气 净距不能满足 3 0 0 m m 的 要求 ，且高压开关柜生产厂家未从电场分布的角度 进行设计制造 ，此为最根本的原因。 2 )触头盒的屏蔽结构设计存在缺 陷：采用传 统型屏蔽网，缩短 了高电位与活 门间的距离 ，且屏 蔽网面积较大 。与树脂结合处难免存在间隙 ，容易 导致局部放 电，造成环氧树脂老化。 3 )穿墙套管设计不合理 ：套管爬 电比距不满 足 2 0 k V m m的要求 ，且 由于没有采用双屏蔽结构 设计 。容易引起套管安装面与内部放 电现象 。此外 屏蔽线未正确安装在套管内侧 ，长期放电引起绝缘 破坏导致闪络 4 )安装嵌件设计不合理在嵌件处有环氧 料 。由于环氧和金属收缩不一致 安装母排后与环 氧不能完全贴平形成小气隙 ，在运行 中引起放 电。 5 )绝缘材料选用不当 ，如柜 内主绝缘 件不耐 电弧、不耐高温、不阻燃 、吸潮 ，击穿强度低 ；热 缩套厚度不满足要求 ，易老化开裂等 。 2 2 元器件的加工工艺不规范 1 )触头盒内部母排未进行倒 角处理 ，引起尖 端放 电，再加上触头盒也存在毛刺 长期运行后绝 缘材料的电老化更加明显 。 2 静触头的毛刺 、尖端 、锐角等放 电，使绝 缘材料的电老化速度加快 。 3 )柜内金属尖端包括母排、接地开关、金属 螺栓等放 电。 4 )T V手车设计不 当引起绝缘 放 电，如熔 断 器与触臂并排安装等 。易在触头盒内部形成不均匀 电场 ，加速 绝缘材料 老化 ，引起触 头盒击穿 等问 题 。 2 3元器件的装配工艺不规范 1 )热缩套管使用不正确 ，在触头盒 内部 ( 连 接静触 头部位 )热缩管太长 引起放 电，应将热缩 管缩短到触头盒出线 口中部。 2 )母排 搭接 与接 线盒 不正 确安装 而 引起放 电，在设计和装配 中不应将母排搭接处设计在套 管 口处 ，接线盒不能伸人套管内部。 3 )母排在套管与触头 盒 内安装位 置不居 中 引起不均匀电场放电。 4)柜中绝缘板安装不合 理，在空气净距 不满 足要求的情况下 ，绝缘板随意安装，在运行中易造 成放电，甚至烧毁。 5 )安装 角度不合 理，如母排为 9 O 。 直角接线 等 。 6 )母排出线 口未加装防污板 ，易造成污秽及 水汽的累积。 2 4 环境对开关设备绝缘件的影响 湖南 省属于亚热带气候 ，空气年平均湿度大 。 特别是对于金属封闭高压开关设备因通风不畅容易 产生凝露 ，造成 固体绝缘材料老化 、断路器梅花触 头与静触头锈蚀发热等现象。 3 空气绝缘 结构优化 空 气 绝缘 性 能 比较 稳 定 ，且价 格 低 廉 ，是 4 0 5 k V及 以下高压金属封闭开关设备 的主要结构 方式 。但 是 K Y N 6 1 4 0 5型 高压 开 关 柜 柜 宽 仅 1 4 0 0 m m， 那么相 问及对地在不考虑母排宽度 的情 况下也只能达到 2 8 0 m m，这就对其绝缘设计提 出 了相当高的要求 。 3 1 相问和对地有屏 障的空气绝缘结构 。采用绝 缘屏障一般可将 绝缘间隙减小 5 0 ，有 明显 的小 型化效果 。但应避免屏障受潮或积污 ，否则绝缘强 度将大幅度降低 。 3 2 母线连接处包括 主母线及分支母线连接处 的 被覆绝缘结构。母线连接处由于两端母线重叠 ，占 据空间较大 ，会造成相问或对地绝缘距离不足 ，在 连接处应覆盖绝缘 ，提高绝缘强度 。 3 3 高压母线等导体的支持绝缘结构。母线等的 支持绝缘结构应重点解决沿面绝缘强度问题 特别 3 7 第3 2 卷第4期 黎刚等：K Y N 6 1 4 0 5型高压开关柜存在问题与对策 2 0 1 2年8月 5 结论与建议 综上所述 应重点从空间电场分布的角度出发 来考虑 K Y N 6 1 4 0 5型高压开关 柜的设计 、制造、 运维和技改等各个环节，以确保设备安全运行。 5 1 建议从资产寿命全周期管理 的角度考虑 4 0 5 k V高压开关柜 的设计选 型 ，室 内 4 0 5 k V高压开 关柜优先选用 S 气体绝缘产品。 5 2 空气绝缘高压开关柜选型时应将凝露条件下 的雷 电冲击耐受 试验、绝缘材料 老化 试验及 I A C 试验作为关键性能指标予以考虑 ，提高设备档次。 5 3 高压开关柜生产 厂家应选择经 电场优化设计 改进后 的优质绝 缘件 ，并严 格规 范J J U T及装 配工 艺 ，避免先天l生绝缘缺陷。 5 4 对在运高压开关 柜应 根据运行情况进行绝缘 件及环境的技术改造 ，并严格控制高压配电室内的 ( 上接 第 3 0页) 3 2 通过对 c o T 5 5 0 8 0 0型套管此次发热故障处 理过程的总结 得到如下启示 ： 1 )对高压套管头部发热故障 的处理不仅要分 析套管外在部位存在的问题 ，更要对其它部位可能 存在的问题进行深入的分析 ，综合判断做出决策 ， 才能避免多次返工现象的发生。 2 )对于 C O T 5 5 0 8 0 0型高压 套管发热故障的 处理 首先应进行相关的试验 ，如发现套管的介损 试验值跟上次试验值或交接试验值比有所增大或者 测试时数据不稳定 ，可用万用表测量套管的导电杆 和均压帽之间的导通 ，如两者不通的话 。可认定是 由于两者之 间的内部间隙放 电而引起 的发热 ：如绕 组直流电阻跟上次试验值或交接试验值比有所增 大 ，则可认定为接线端子和引线头螺纹之间的间隙 放 电引起的发热。 3 )导 电杆和均压 帽之 间的不导通问题 。以及 接线端子和引线头螺纹之间的间隙放 电问题 ，是 由 于产品本身设计存在缺陷造成的。对于前者厂家已 经提出了改进 办法 ，即将 定位销更 换为改进 型产 品。或者在原定位销尾部焊接 1个 ， 6 m m 的螺帽 保证导电杆和均压帽之间接触 良好 。对于接线端子 和引线接头螺纹之间的间隙放电引起 的发热 可采 温湿度 。防止凝露现象发生。 5 5 积极推广高压开关 柜超声波与暂态地电位 的 带 电检测工作 ，及时预控设备状况 。 参考文献 1 钱家骊高 压 开关 柜一 结 构 、计 算 、运行 、发展 M 北 京 ：中国电力 出版社 ，2 0 0 7 。 2 熊泰 昌中压开关设备实用手册 M 北京 ：中国电力出版 社 。2 0 1 0 。 3 国家电网公司电力设备带电检测技术规范 ( 试行) s 2 01 0。 作者简介 黎刚( 1 9 7 3 一) ，男 ，工程 师，主要从事生产管理工作 。 毛文 奇( 1 9 8 1 一) ，男 ，汉族 ，在 读工程 硕士 ，工程 师 ，主要 从 事 高压开关 设备及 电力 系统过 电压等试验研究工作 。 用在螺纹之间填充导电脂的办法处理 。对于同类型 号套管，应该参照以上方法对相关部位在变压器有 停 电机会时进行整改 ，以消除设备隐患。 4 )对于使用了该型号套管的变压器在运行 中 应加强红 t - N温工作 ，发现异常及时处理 防止事 故发生 参考文献 1 董其国电力变压器故障与诊断 M 北京：中国电力出版 社 2 0 0 0 2 陈衡 ，侯 善敬 电力设 备故 障红外诊 断 M北京 ：中国电 力出版社 ，1 9 9 8 3 徐名通