高压开关柜放电故障及对策研究

学术论文 2017-09-20 09:35:54
  近年来,随着人们生活水平的提高和经济的快速发展,无论人们的生产还是生活的用电量都急剧增加。保障电力系统安全稳定运行对社会和经济发展具有非常重要的现实意义。高压开关柜是变电、输电和配电系统的关键设备,能起到控制通断电路,保护电路的作用,及时预防和排除高压开关柜放电故障,保障电路安全稳定非常重要。 
  一、高压开关柜放电的类型 
  一是内部放电。高压开关柜内部绝缘结构出现杂质或气隙时,在高电压作用下容易引发内部放电现象。在制造绝缘结构时,因选择了不同介质或工艺不佳的绝缘材料,导致绝缘结构电场分布不均匀;因安装不规范造成的内部缺陷;因绝缘子老化、劣化导致的内部放电。 
  二是沿面放电。即高压开关柜绝缘结构表面电场强度超过一定限定值而引发的放电现象。沿面放电主要是沿着两个电极方向,与开关柜绝缘结构表面平行,当沿面放电强度足够大时,就会贯穿空气,引起两个电极的连通。引起开关柜沿面放电的原因主要是绝缘结构表面的污垢和表面气体的温湿度。 
  三是电晕放电。因电极表面没有绝缘材料,造成空气和电极直接接触,当电场分布不均匀并达到一定限值时,较强电极就会击穿空气,产生电晕放电现象。电晕放电主要产生在高压电气设备暴露在空气中的电极上。电晕放电是因为电场的极度不均匀而产生的放电,决定电晕放电强度的因素主要有电极介质的属性、电极的距离、电极间压力等。电压越大,电极介质导电越强,电极距离越小,电极表面曲率半径越小,就越容易发生电晕放电现象。 
  二、高压开关柜放电的原因 
  1.绝缘结构不合理。绝缘结构不合理是高压开关柜在运输和制造过程中经常出现的问题,最为常见的是绝缘结构中含有杂质、毛刺、气泡、污秽等。这些不合理的绝缘结构可导致高压开关柜绝缘体内部电场分布不均匀,绝缘薄弱的地方就容易出现局部放电现象。在局部放电初期,开关柜的绝缘结构一般不会出现贯通性击穿,但局部放电仍然可对绝缘介质造成局部破坏,如果局部放电现象得不到及时缓解并继续发展下去,就会造成电气绝缘性能骤降,引发电气设备绝缘结构贯通性击穿。 
  2.安装工艺不合理。在高压开关柜安装时,电流互感器外裙边和绝缘板之间留下的间隙,会给高压开关柜局部放电提供有利条件;电缆室热缩护罩的包封不规范、绝缘热缩套以及安装不规范,绝缘体和套盒边缘会产生悬浮电位放电。螺丝紧固不规则,螺杆在拧紧后长出螺母太多;热缩罩盒包封不严密,开口后容易产生放电现象;触角盒中互感器盒母排一次排列,曲率半径太小、倒角不规范,无法满足安全距离,大大提升了电晕放电的可能性;同时,高压室中的环境恶劣,绝缘材料容易产生物理变化和化学变化,会对电气性能产生不良影响。以上这些不合理安装工艺都可引起高压开关柜产生局部放电。 
  3.运行条件复杂。尽管高压开关柜内部配有加热器,但如果开关柜所处环境恶劣,降雨频繁,空气湿度大,开关长期暴露在潮湿环境中,时间长了内部的绝缘材料性能就会逐步老化,在开关柜绝缘体表面形成导电物质或产生腐蚀现象,增加污闪的可能性,从而容易引发绝缘事故。 
  三、高压开关柜放电的应对措施 
  1.规范选材与安装。在安装和加工母排以及处理铜排倒角时,要严格按照相关规范进行操作。对电极形状进行优化,增加电极曲率半径使电场实现均匀分布,从而增强间隙的击穿电压。为避免局部电场太集中,搭接母排时,起固定作用的螺栓在外面的裸露部分不要超过3个牙,母排搭接部位要确保搭接面平齐。在选择屏蔽触头盒时,最好选择具有屏蔽设计的触头盒,以达到均匀分布电场,防止电场过分集中的目的。为增强防污能力,最好要选择具有双屏设计的套管。 
  2.控制绝缘缺陷。供电设备的可靠性是由电气设备绝缘结构的性能决定的,为最大限度地增强电气设备的绝缘性能,控制绝缘缺陷,高压开关柜内部绝缘板应使用防污、防潮涂料进行涂刷,以增加绝缘板的憎水性。在选择母排绝缘套管时,应尽量选择有资质厂家生产的、具有良好质量信誉的产品。在检查包封的时候,要注意是否无气隙、收缩是否均匀。无气隙、收缩均匀的母排绝缘套管能大大提高母排运行稳定性能,还可有效提高开关柜的绝缘性能、抗腐蚀性能。 
  3.优化运行条件。为避免环境引发高压开关柜运行故障,电力单位应对高压开关柜的运行环境进行改善,在温度较高时,为及时排散开关柜的热量,应在手车柜前后安装风扇或者在上柜和母线柜后下柜闷板上开散热孔,加强空气对流,以便于高压开关柜通风散热,确保柜的干燥;在多雨潮湿季节,应首先做好排水工作,还应在母线室安装加热器、在电缆室和开关室安装加热除湿器,实现有效调节温湿度的目的,确保高压开关柜周围的湿度和温度都保持在标准要求范围之内;另外,还应做好开关柜清理工作,以确保高压开关柜运行的安全可靠。 
  4.加强状态检修。传统的检修维护模式是运用多个检修班组同时对多个维护作业面开展维修作业,这样不但会造成资源浪费,还会造成巨大的经济损失,同时需要在停电状态下才可开展计划检修作业。目前,随着电压等级的提高、电网规模的扩大以及用电负荷的增长,如果再进行停电检修,维修成本会大大提高。因此,实行高压电气设备状态检修是必须的。状态检修可以对电气设备的状态开展实时监视,能准确、及时发现电气设备中存在的潜在隐患,及时采取有效措施,不必进行大面积的停电,极大的节约了检修维护成本,提高了维护检修工作的针对性。 
  结语 
  总而言之,在高压开关柜的工作过程中,其容易受内部元件、环境等各种因素影响,引发故障致使电网无法正常运行。假如我们能完全按照高压开关柜的设计、运行、检修标准执行,改善电网运行环境,利用有效措施降低高压开关柜发生故障的频率,就可以保障电网的稳定安全运行,进而为我国经济发展提供充足的电能保障。
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