高压开关柜绝缘事故的分析
2005-11-25
李昕哲
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摘要：高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。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。在诸多性质的开关柜事故中，绝缘事故多发生于10kV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，而且往往一台出现事故，殃及邻柜的现象更为突出。
关键词：高压 开关柜 绝缘 事故分析


高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。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。在诸多性质的开关柜事故中，绝缘事故多发生于10kV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，而且往往一台出现事故，殃及邻柜的现象更为突出。开关柜绝缘事故原因分析有以下几方面：
　　
1　爬距及空气间隙不够
爬距和空气间隙不足是开关柜发生绝缘损坏事故的根本原因。特别是手车柜，为了缩短柜体尺寸，大幅度减小装于柜内的断路器，隔离插头相间或对地距离，却未采取有效的保证绝缘强度的措施。
　　
2 制造质量及工艺不良
制造质量及装配质量对开关柜整体耐压水平有很大的影响。开关柜内的有些元件可以通过耐压试验，但开关柜整体却通不过，原因是装配质量差。如紧固螺丝不规则，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，在支持瓷柱处作特殊处理，这样不仅缩短了绝缘距离，而且造成电场局部集中。开关柜内的“五防”措施不完善，开关机械联锁部分不灵，合、分闸位置不明显，经常造成误合、分闸。另外，支持瓷柱质量差，动稳定性能差，在短路电流冲击下发生断裂，造成事故扩大。
　　
3 接点容量不足或接触不良，发热导致开关柜起火
当接点容量不足或接触不良时，该处局部温度升高，严重时烧断该处载流部，引起对地或相间闪弧，造成绝缘闪络。某110kV变电所就发生一起因刀闸下桩头发热烧断造成短路，引起开关屏起火、爆炸事故。
　　
4　环境条件的影响
开关柜运行的环境条件是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因，大气污染不断加剧，逐渐污染了电力设备的绝缘子、套管及母线。分析多年来污闪事故，总结出发生污闪的原因主要有二：第一（客观存在的）是污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘子的表面，灰尘附在绝缘子表面，在干燥的时候，绝缘电阻仍然很高，所以在干燥气候下不发生污闪。清洁的水电阻也很高，如果绝缘子不脏污，它虽然受潮了，但绝缘强度仍很高，这里也不发生污闪。一般情况下，干旱气候持续的时间较长，绝缘子及母线积污多了。这时又突然下雾，而下雾的时间较长（一般2~3小时），污秽被雾水充分地潮湿，此时产生污闪的可能性较大。第二（人为原因）是绝缘子串的泄漏距离偏小，不能适应污秽和潮湿的环境。污闪是在绝缘电阻下降、泄漏电流增大到一定程度时才发生的。在同样的污染受潮和同样的电压下，如果绝缘子的泄漏距离较长，泄漏电流增长就比较快，泄漏距离越长，电弧的弧径就越长，闪络就难以发生。如果绝缘子的泄漏距离小，放电容易跨接两端电极，从而发展闪络。
　　
5　雷电过电压造成开关柜闪络
在电力系统，由雷云放电引起过电压造成开关柜放炮的事情时有发生。雷电过电压根据其产生的原因，通常大致可分为两种：
5.1　直击雷过电压
雷电直接击中输电线路等电力设备所产生的过电压。例如，对地电压高达几百兆伏的雷云，它的电荷突然直接对输电线路的导线放电，这种异常高的电压从落雷地点以行波的形式沿导线向两端传播，所到之处就出现过电压。此外雷电击中杆塔或落在避雷线上时，大量的电荷经过避雷线、杆塔、接地电阻流入大地，巨大的电流沿途产生很大的电压降，使避雷线和杆塔的电位上升，与输电线路形成一个很高的电位差。当电位差足以使其间的绝缘发生击穿时，就在输电线上产生过电压，这时电压以行波的形式向导线两端传播。
5.2　感应过电压
感应过电压是指雷击中电力设备附近的物体，或者雷云在输电线路上空放电时，在输电线路上引起的过电压。由于导线附近遭受雷击，大量的雷电电流沿通道流入大地产生迅速变化的电磁场，这个电磁场也能使导线遭受电磁感应而产生过电压。
雷电过电压的特点：
（1）持续时间很短，一般仅十微秒。
（2）它是单极性的，直击雷多数是负极性，而感应电压多是正极性。
（3）雷电过电压的峰值很高，可达数千千伏。它有可能引导线对地或相邻两相的绝缘发生闪络，且行波进入变电所使开关绝缘击穿，产生放炮现象。