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开关柜局部放电的产生机理及原因详解

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:在诸多性质的开关柜事故中,绝缘事故多发生于10k V及以上电压等级,造成的后果也很严重。特别是小车式开关柜,绝缘事故率更高,而且往往一旦出现事故殃及邻柜的现象更为突出。图1-3-1开关柜故障统计图开关柜在长期运行过程中,柜体内部的金属件等由于制造中潜伏的或者运行中产生的缺陷,会引发局部放电。而目前大量35k V开关柜的宽度不满足反措要求,因此制造厂商大量使用热缩套、绝缘隔板。

开关柜局部放电的产生机理及原因详解

开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。

开关柜的运行状态对电力系统供电可靠性具有重大影响,故障的发生带来的后果是十分严重的,其直接的危害是设备所保护的线路、设备受损,电量损失间接的危害则造成用户大面积停电,影响正常的生活、生产甚至社会稳定。

开关柜由于在设计、制造、安装和运行维护方面存在着不同程度的问题,因而事故率比较高。同时因污秽、绝缘薄弱、小动物侵入等原因常引发事故,表现为外绝缘对地闪络击穿,内绝缘对地闪络击穿,相间绝缘闪络击穿,雷电过电压闪络击穿,瓷瓶套管闪络、污闪、击穿、爆炸,CT闪络、击穿、爆炸,瓷瓶断裂等。在诸多性质的开关柜事故中,绝缘事故多发生于10k V及以上电压等级,造成的后果也很严重。特别是小车式开关柜,绝缘事故率更高,而且往往一旦出现事故殃及邻柜的现象更为突出。

根据1989—1997年间中国电科院开关设备(不含40.5k V及以上)故障统计结果分析得出,绝缘与载流故障占30%~40%,如图1-3-1所示。绝缘与载流故障都与放电密切相关。

图1-3-1 开关柜故障统计图

开关柜在长期运行过程中,柜体内部的金属件等由于制造中潜伏的或者运行中产生的缺陷,会引发局部放电。产生局部放电的条件取决于绝缘介质中的电场分布和绝缘的电气物理性能,在不均匀电场中,局部放电通常是在电场强度相对较高,绝缘体电气强度相对较低的部位发生。开关柜产生局部放电的原因主要有:

(1)爬距及空气间隙不够:十八项反措要求10k V开关柜空气绝缘净距离≥125mm,35k V开关柜空气绝缘净距离≥300mm,爬电比距≥18mm/k V(瓷质绝缘)或≥20mm/k V(有机绝缘)。如采用热缩套包裹导体结构,则该部位必须满足上述空气绝缘净距离要求。而目前大量35k V开关柜的宽度不满足反措要求,因此制造厂商大量使用热缩套、绝缘隔板。这些复合绝缘材料不符合要求,热缩套选型不当,其寿命较短,运行一段时间老化严重,导致局部放电。(图

1-3-2)

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图1-3-2 老化引起局部放电

(2)制造装配质量及工艺不良:紧固螺丝不规则,拧紧后螺杆长出螺母过多。有的支持瓷柱的紧固底板成“丁”型,在支持瓷柱处做特殊处理,这样不仅缩短了绝缘距离,而且造成电场局部集中。母排倒角不规范。开关柜内母排倒角曲率半径过小,易形成极不均匀电场,造成尖端电晕放电,存在较大的安全隐患。母排搭接工艺有缺陷。母排与母排搭接处,母排伸出搭接面过长。母排搭接固定螺栓长度过长,形成金属尖刺缺陷。母排搭接处、分支母排的尖端未进行倒角处理。套管内有铜排搭接结构等。(图1-3-3)

图1-3-3 螺丝未上紧,脱落导致局部放电

(3)设计缺陷:不合理设置绝缘板,设备与绝缘板紧贴,绝缘板老化导致放电。(图1-3-4)

图1-3-4 挡板距离太近导致局部放电

(4)运行环境影响:大气污染不断加剧,产生大量的污秽物存在于绝缘件的表面,同时潮湿的空气会引起柜体内部件表面产生凝露,导致该部件放电电压和闪络电压显著降低,放电明显增强。(图1-3-5)

图1-3-5 潮湿氧化严重导致局部放电

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