摘要:本文基于现有35kV开关拒的运行现状,分析开关柜受潮放电的原因,最后从改善运行环境、优化设计、加强运维检修、采用新型拒方面提出整治措施,为解决35kV开关拒放电问题提供解决思路和方案。
35kV开关柜因占地空间小、安装简单等优点,而部分取代了传统的敞开式开关设备,在电力系统中得到越来越广泛的应用。目前,35kV开关柜主要有移开式(KYN)、固定式(XGN)和一些老旧开关柜GGl A型;另外,随着技术的进步,35kV充气柜(SF6气体或N2)也逐步得到应用。目前,在运行的开关柜中,移开式开关柜约占80%,因此探讨35kV移开式开关柜的技术应用、运行现状、存在的问题及解决措施就显得尤为重要。
1 产品运行现状
35kV移开式开关柜虽然具有结构紧凑、占地面积小等优势,但是实际运行中却存在着设计缺陷、安装缺陷(电缆)、防潮等问题,已严重影响到电网的安全稳定运行。近年来,贵州、广东等多处连续出现多个变电站发生不同程度的35kV高压开关柜受潮放电现象,甚至引发开关柜烧毁事故。南方电网某省对35kV开关柜受潮放电进行统计的结果显示:受潮放电的35kV开关柜几乎全部是移开柜,而固定柜受潮放电的寥寥无几。
2 放电原因分析
2.1运行环境较为恶劣
GB/T 11022-2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》、DL/T 593-2006《高压开关设备和控制设备的共用技术要求》对开关柜使用环境湿度要求:24h内测得的相对湿度平均值不得超过95%;月相对湿度平均值不得超过90%。
通常,凝露产生需同时具备空气与设备(部件)表面存在较大温差和空气湿度达到一定程度这两个条件。我国湖南、湖北、广东、贵州、四川等南方地区的某些地方暖湿风频繁出现(如梅雨季节),温度骤变会导致凝露,甚至在户内也会凝露,个别地方在24h内测得的相对湿度平均值甚至能达到98%。而贵州地区很多地方不但湿度大,而且为高海拔地区,35kV开关柜的运行环境条件更加恶劣。
在贵州、广东等地大量使用了箱式变电站产品,实际运行发现其与土木结构的房间(高压室)相比,隔热效果较差、温差大、空间狭窄,更易形成凝露。调研发现,箱式变电站发生受潮放电的情况较严重,尤其是箱式变电站的35kV开关柜几乎都曾发生过受潮放电或由受潮放电引起的绝缘故障,甚至于出现烧毁开关柜的事故。
2.2绝缘系统设计不合理
国家能源局最新发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》明文规定:高压开关柜若采用热缩套包裹导体结构,则该部位必须满足空气绝缘净距的要求,对于40. 5kV,不得小于300mm,有机绝缘爬电比距不小于20mm/kV、瓷质绝缘爬电比距不小于18mm/kV。
目前,大部分厂家生产的35kV移开式开关柜采用的是复合绝缘模式,绝缘系统设计裕度过小,部分产品爬电距离和电气间隙满足不了现行国家标准和行业标准要求。
(1)绝缘间距偏小。35kV母线室母排采用热缩套管热缩,相间距只有230mm左右,达不到300mm要求。由于该系列柜型出现较早,按老标准设计,并逐步形成了标准设计,因此此类柜型存在先天性缺陷。在运行过程中,常出现母线室相间及对地放电。
(2)绝缘板设计不合理。35kV移开式开关柜结构较紧凑,很多电气安全距离达不到要求,为此通常会在相与相间加一层SMC绝缘挡板,以改变电场分布,提高相间绝缘。然而,加入绝缘挡板后,B相设备与A、C相设备间的空气净距进一步缩小,加之安装不规范,严重时SMC绝缘板与互感器、避雷器等高压设备的外裙边紧贴,从而在它们间形成小缝隙,给局部放电创造了物理条件。随着运行时间增加,在湿度、污秽和长时间放电的影响下,绝缘材料的绝缘性能不断下降,最终导致绝缘击穿,引起相间短路,导致绝缘事故。现场检查中,也常会发现35kV移开式开关柜电缆室内的高压设备对绝缘挡板有明显的放电现象。
(3)套管设计和安装有缺陷。老旧的35kV开关柜中使用的穿墙(柜)套管一般无屏蔽设计,而母排多采用硅橡胶固定。由于硅橡胶与母排不是等电位,因此在硅橡胶与母排间存在小缝隙的情况下在小缝隙会产生局放,局放将加速绝缘材料老化、劣化,久而久之将给安全运行带来隐患。有些35kV开关柜穿柜套管虽然采取屏蔽设计,但是安装不当,仍造成母排对套管放电,如应安装的等电位线未安装或等电位线安装的位置和选取的紧固螺栓不当。
2.3安装工艺问题