高压开关柜正常运行意义重大

高压开关柜正常运行意义重大

高压开关柜是重要的电气设备，其运行状况直接影响着电力系统的安全效益和经济效益，已经成为新时期人们关注的焦点。相关资料显示，我国35kV高压开关柜故障主要是由于绝缘水平较低、内部结构设置不合理、雷电天气等造成，在很大程度上限制了开关柜的安全性、可靠性和有效性。对35kV高压开关柜绝缘结构进行调整，在当前电力设备安全管理中刻不容缓。

图1　35kV高压开关柜电缆室结构图

35　kV高压开关柜故障分析

本次研究的过程中选用的35kV高压开关柜主要包括电缆室、母线室、手车室、低压室，其电缆室内设备布局如图1所示。2015年本公司所运行的该高压开关柜使用的过程中接连不断地出现绝缘击穿、触头烧毁、短路故障，在对上述故障进行分析后可以发现：

高压开关柜中线路短路，母排、绝缘热缩套严重烧毁。35kV高压开关柜设置的过程中母排与绝缘热缩套的距离仅为230mm，设计距离小于安全距离，这导致线路短路后母排、绝缘热缩套、母线桥后柜出现严重损坏。

高压开关柜内母排线路发生闪络，闪络部位线路非常潮湿。绝缘线路或绝缘件使用过程中很容易附着尘埃，当空气中的湿度达到一定程度后，绝缘线路或绝缘件上附着的尘埃与水分作用，导致线路或绝缘件发生闪络，很容易造成绝缘线路或绝缘件击穿。故障中35kV高压开关柜内湿度较大，尤其是在闪络部位，湿度达到83%。

高压开关拒内母排线路电气连接处烧毁明显，电气连接处采用的是14×50cm螺栓，电气连接处并未做绝缘加强处理，绝缘密封不好，导致连接处有铜排裸露，剥除烧毁的螺栓连接处的绝缘热缩套，可以发现连接处铜排接触面有空隙，可见连接处螺栓并未紧固牢靠，以致连接处发热出现烧毁故障。

高压开关柜采用的是小车式断路器，而断路器动触头采用的梅花触头，当动触头插入静触指时，触头的外圆柱面与众多触指的内圆弧面接触不吻合，导致接触的面积很小。这与小车式断路器多次操作拉出推进或者小车式断路器检修后并未做细致的触头位置调整有关，最终导致触头连接处触头发热造成故障。

高压开关柜出线采用的单芯电缆出线，单芯电缆采用一端接地，故障后发现电缆两端并未做接地，长期运行导致单芯电缆发热，最终电缆头击穿，造成高压开关柜内其它设备也出线短路故障，当然不排除电缆头制作工艺存在问题。

高压开关柜出线侧多为较长线路，线路侧T接用户也较多。这就必不可免地会使35kV系统存在高次谐振现象，谐振带来的不稳定高电压会使开关柜内设备之间发生击穿、短路烧毁故障。

35　kV高压开关柜绝缘结构的改进

高压开关柜设备布置的优化

（1）35kV高压开关柜避雷器设置的过程中要在原有距离基础上进行调整，将其布置成“品”字形，设置各避雷器相间距离305mm，中间相突出150mm，这样才能够保证35kV高压开关柜避雷器的安装工艺需求，保证35kV高压开关柜内导体之间的电气距离在安全范围内。与此同时，绝缘设计时还要取消侧柜门加强筋，在35kV高压开关柜内设置350mm触头间距的接地刀闸，从而使导体之间的电气距离超过300mm。

（2）35kV高压开关柜母排设置的过程中要将原有的并列母排调整为间错母排，其调整后的状况见图2。上述调整加大了母排与绝缘热缩套和母线桥后柜的距离，增加了导体之间的电气距离，大大提升了35kV高压开关柜的安全性。除此之外，还要对开关柜的出线柜进行调整，在该结构中设置2CT结构且控制CT的相间距离超过60mm。

（3）35kV高压开关柜出线电缆的优化。由电缆故障引起的故障延伸，可对出线电缆头的制作时严格把关，电缆头连接时处理好电缆应力锥处的安全距离，不得小于300mm，可将电缆头与开关柜其它设备用绝缘挡板隔开。

图2　35kV高压开关柜母排间错的设置状况

高压开关柜设备材料优化

材料及工艺的优化能够从根本上提升35kV高压开关柜的绝缘效果，提升设备装置的绝缘性，对减少35kV高压开关柜故障具有至关重要的作用，其主要包括：

设备绝缘性能的强化。设备绝缘性能的强化首先要提升电流互感器的绝缘性能，选用强绝缘型电流互感器代替普通电流互感器。这类电流互感器CT尺寸较小，设备周围保护裙边的范围较大，既加强了绝缘效果，又实现了对周围接头的保护。其次，要对触头盒的材料进行优化，依照F-V0级阻燃指标选取强绝缘型、强阻燃型触头盒。

母排材料的优化。由于本次故障中母排套管及触头盒中存在大量污垢且出现闪络损毁，更换过程中要在原有基础上选取强绝缘性材料，对其绝缘效果进行提升。与此同时，还要可适当在外部设置防尘装置，从而降低闪络发生的可能性。此外，母线铜排的绝缘性也要适当强化。可使用强绝缘型热缩套进行保护，对铜排实施硫化处理并附加环氧树脂粉末，从而提升绝缘和散热等级。

电气连接（接触）部分的优化。由于发生的故障中电气连接部分都是因为接触不良或者接触面小发热引起烧毁。因此将小车式断路器的梅花触头接触方式改为拉簧式触头，可肉眼观察动静触头实际位置，方便调整；将母排连接处的螺栓更换为14×30cm电气螺栓，并对连接处做加强绝缘的处理。

高压开关柜除湿能力的优化

提升35kV高压开关柜除湿能力时可以依照35kV高压开关柜安全指标要求适当在高压开关柜内设置加热器或增加除湿孔。

加热器可以设置在母线仓、CT 室、开关手车室等位置处，依照除湿要求适当选取功率和数量。本次高压开关柜内湿度较高，因此优化设置的过程中在母线仓、CT 室、开关手车室内均设置2只150W加热器，从而保证能够高效除湿，使35kV高压开关柜内湿度在安全范围内。

除湿孔可以设置在35kV高压开关柜柜顶处，要尽量保证开关柜电缆室、母线室内空气的流通。本次高压开关柜内湿度较高，因此除在35kV高压开关柜柜顶处设置专用通气除湿口外，还在开关柜面板、母线仓、柜顶、后柜门上设置了大量的除湿孔，并设置了相应的防护装置。

高次谐波的优化

对可能引起高次谐波的方式加以研究。防止人为操作过电压，以及合理增加用户数量，在用户减少的情况下，可投入电容器。也可对35kV系统中性点加装消弧线圈成套装置，以便提高35kV系统的稳定性。

35kV高压开关柜内部结构优化的过程中要把握好设备布置的优化、设备材料的优化，要从上述两方面出发提升高压开关柜导体之间的电气距离，增强开关柜绝缘效果，从而保证其顺利运行。与此同时，还要做好除湿防护、高次谐振的防护对35kV高压开关柜空气湿度、过电压进行控制，降低外部指标以及过电压对高压开关柜绝缘性能的影响，从而减少其运行故障。