开关柜内放电(一)
高压开关柜内部受潮 放电的原因分析及处理措施
高压开关柜受潮放电的原因分析及潮湿处理
摘要：高压开关柜是配电系统、变电站中常见的电力设备，对实现配电安全和电カ供应质量有重要的影响。因雨雪雾露霜等因素影响会造成高压开关柜受潮而发生放电、霉变、闪络等现象。这不但造成高压开关柜的不稳定运行，而且影响了配电系统和变电站的供电质量，对整个供电效果带來影响。高压开关柜受潮放电是一种比较常见的现象，应该对高压开关柜受潮放电原因进行研究，找到高压开关柜受潮放电的解决措施。
关键词：高压开关柜受潮；潮湿处理；故障原因；处理措施
1.高压开关柜内部受潮放电的故障情况
某变电站巡检人员于2015年5月25日，有雾的天气下进行例行的电力设备巡视时，听到15号高压开关柜内有放电响声，经过目视外观察和高压开关柜观察孔看到穿盘套管及35kV母线上有明显的放电火花，经过研究和讨论，决定上报，上级决定对该间隔进行停电检查，防止高压开关柜放电亊故的进一步扩大，经检查由于高湿天气高压开关柜内部母线出现因受湖产生放电是这一事故的主因。
2.高压开关柜内部受潮放电的故障分析
2.1高压开关柜内部受潮放电的故障现象
检修人员在配电网络停电后，对高压开关柜放电处迸行全面检查，发现15号高压开关柜内的一支绝缘子霉变受潮放电，其主要表现为，设备表面有潮湿造成的黏状物，绝缘件表面粗糙边沿有毛刺，母线上有明显的放电痕迹。
2.2高压开关柜内部受潮放电的原因分析
首先，经观察发现，当天风向为北风，雨水打在高压开关柜北侧面，在北侧面的北窗口及换气口渗流进高压开关柜，并沿着设备表面有潮湿造成的黏状物以及绝缘件表面粗糙边沿的毛刺侵蚀绝缘子。其次，在高压开关柜高压室中没有窗ロ及换气口，山于角度的设貴阳光进不來，在周刚设备的影响下高压开关柜内部空气不流通，高压开关柜潮湿不能自行驱离。再次，高压开关柜安装质量存在问题，总的看15号高压开关柜的安装质量不高，且安装的工艺控制不严，特別在安装绝缘设备时，设备表面和绝缘件表面的油泥和粗糙边沿毛刺没有及时清除。最后，15号高压开关柜穿盘套管质量存在问题，经过检验15号高压开关柜的穿盘套管表面粗糙，绝缘试验不合格，出现高压开关枳内部受潮放电不是偶然。
3.高压开关柜内部受潮放电处理措施【开关柜内放电】
3.1及时更换高压开关柜放电设备
在决定停电检修后，将15号高压开关柜穿盘套管进行更换，置换入高压开关柜穿盘套管，并通过及时的检修确保穿盘套管的质量和安装效果。
3.2优化高压开关柜的外部环境
将周围引起15号高压开关柜通风不畅的建筑和设施进行调整，在主风向上预留空气流通的通道，此外，在15号高压开关柜上安装防雨板，杜绝雨水的侵蚀。
3.4优化高压开关柜的内部环境
在15号高压开关柜高压室南面墙上安装窗口及换气口，使其室内空气流通。其次，在15号高【开关柜内放电】
压开关柜高压室北窗口及换气口上安装防雨板或雨搭。最后，在15号高压开关柜下部开罝通气孔，形成内部的空气流动。
3.5做好防潮处理
柜体安装SEPRI-CS-NL防凝露装置（柜内除湿装置），实现实时柜体内温湿度检测和自动智能处理潮湿问题。母线室安装SEPRI-CS-DZ顶置式除湿装置，顶置除湿装置在SPR-NL-II型防凝露装置技术的基础上，考虑到开关柜设备内部空间紧凑、环境湿度高、安全距离等因素而研制的产品。大功率顶部安装，采用超声波雾化技术，将凝结水强制雾化隔离排出。
结论
通过上述处理，15号高压开关柜经过一年的工作，一直未发生高压开关柜内部受潮放电的现象。在2016年年初对其进行红外测温时，其图像也未发现温度异常。
开关柜内放电(二)
一起由雷击引起35 kV开关柜内部放电引发的思考
论文赏析：一起由雷击引起35 kV开关柜内部放电引发的思考
一起由雷击引起35 kV开关柜内部放电引发的思考
1 前言
目前35kV高压开关柜广泛应用于变电站，其技术在近十年来有了较大进步。但在设计、安装和运行维护等方面仍存在着不同程度的问题。35kV开关绝缘损坏发生故障，开关爆炸等时有发生，对变电所的安全运行构成了明显的威胁，高压开关柜作为电力系统中一个非常重要的电气设备，其内部绝缘部分的缺陷或劣化、导电连接部分的接触不良都将威胁到电力系统的安全稳定运行。根据1989—1992年间全国电力系统6—10kV开关柜事故统计，绝缘盒载流引起的故障占总数的40．2％ ，其中由于绝缘部分的闪络造成的事故占绝缘事故总数的79．0％。我电力公司近几年也出现了多起高压开关柜内部短路事故，通过对这些事故的原因进行调查分析，并提出行之有效的解决方法，这对我们预防类似事故，提高电力系统安全稳定运行可靠性有着十分重要的意义。
2 事故全过程回放
2．1 事故概述
2007年9月1日11：57分，当时雷雨交加，220k~某变出现“黄坛3209线B相接地”信号(35kV线路)。当值人员汇报调度后，在调度要求下试拉黄坛3209开关，此时后台又相继出现“35kV II母母差保护动作”、“纺织3204开关跳闸”、“岔路3208开关跳闸”、“跃电3210开关跳闸”、“2#主变35kV开关跳闸”、“电容3200开关跳闸”等一系列信号，至此35kV II段母线上所有开关全部跳开。
2．2 事故检查情况【开关柜内放电】
值班人员现场检查情况如下：黄坛3209线路避雷器动作一次；35kV母差保护(BP一2B)动作报告显示：“母差差流：26A，故障相：ABC”；35kV开关室内有一股极其微弱的烧焦气味。
为查找故障点，随后区调下令将35kV 1I段母线上的各出线开关改为冷备用、35kV II段母线改为检修。待上述操作完毕后，检修人员检查发现：跃电3210开关A相下触头支持瓷瓶有击穿痕迹，开关A、B、C三相触头的塑料外套及柜内绝缘挡板有放电痕迹，柜内保护CT在短路电动力作用下被拉裂损坏。为了检查设备损坏程度以及确定35kV II段母线上其他间隔是否存在故障点，检修人员对相关设备进行了耐压试验；经过试验验证，除跃电3210开关柜内触头外套等放电套管以及保护CT拉裂需要更换外，其他设备均正常。
3 事故暴露出的一些问题
综上所述，此次设备故障引起事故的主要原因在于：恶劣天气情况下，雷击使黄坛3209线发生B相接地故障，A、C相电压升高且产生间歇性电弧接地过电压；跃电3210开关柜内尤其是手车下触头至后柜处出现绝缘薄弱的地方，导致承受不了雷击带来的间歇性电弧接地过电压，造成三相短路，并最终导致母差保护动作。
此次设备故障引发的事故至少暴露出以下几方面的问题：
(1)产品工艺质量不良。
此次发生绝缘击穿的设备是耐吉公司生产的KYN61 B型金属铠装柜，配ZN85型真空断路器。从运行情况来看，该类型的开关柜在正常操作过程中经常会出现连锁件变形、柜内绝缘件放电、手车位置不到位等缺陷，总体上整个柜型问题偏多，而使用中的ABB开关却从未出现此类问题。这暴露出耐吉开关在设计、结构、绝缘材质选型等方面还存在诸多问题，如选用的导体材料电导率不满足要求、导体原材料纯度不够以及生产工艺不精等。
(2)柜体检查维护措施不力，柜内发热缺乏有效的监测手段。
目前，封闭式开关柜已在电网中大量使用，而开关柜的内部发热问题一直是电力安全生产中的一个难题。若线路负荷过重或者线路受到短路电流的冲击，设备的薄弱环节就会发热，如接头部位。接头发热后其材料的机械强度、物理性能、绝缘强度都将下降，从而导致接头弹性老化、接触不良。此种情况若得不到及时处理，发展下去则可能导致设备故障进而引发事故。由于平时开关柜处于封闭状态，因此我单位采用的红外测温仪无法透过柜门测量内部设备；封闭式柜门的大部分接头透过观察窗无法看到，若采用粘贴测温蜡片的方法测温，那也只能在开关停电检修时检查接头有无过热情况，对于事故预防作用不大。用手摸柜门感知柜内温度，通过异常气味、声响发现设备过热等方法具有很大的随意性和偶然性，不够科学、严谨。
(3)设备安装质量不高、工艺不严，检修维修质量有待提高。
施工安装时，高压开关柜内小车式开关动触头与固定的静触头位置如有偏差，开关推入后动静触头就可能接触不实，造成过热；部分安装或检修人员在工作时认为连接螺栓拧得愈紧愈好，其实不然。特别是铝质母线，弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大，从而影响导体接触效果；另外在安装检修工艺过程中，如母线在加工、连接、安装过程中，对母线接触表面处理不到位、不平整、不光滑、没有涂专用电力脂等，导致有效接触面积减少接触电阻增大而发热。
(4)高压开关室的整体设计欠妥，除潮措施不力。高压开关室内的窗口和换气口设置不够合理，平日阳光无法照射进来，室内空气流通不够，室内除潮除湿控制装置未按规定正确投入；同时柜体内未设置除潮装置，绝缘隔板产生缺陷后绝缘水平降低，从而易引起绝缘隔板与触头等其他部件之问的闪络放电。
4 解决方案和措施
针对以上暴露出的问题，笔者认为应该从以下几个方面进行加强和处理：
(1)对耐吉产KYN61 B型金属铠装柜开展更换改造工作，对现有尚不能退役的进行更换绝缘件(触头盒、套管、绝缘子等)处理，更换为优质产品，提高绝缘强度和阻燃水平。设备故障作为突发性故障，令运行人员防不胜防。但是在条件允许的情况下采用质量更好的产品(如ABB开关)无疑将大大降低设备故障几率，同时也将释放运行人员身上的一部分压力。
(2)采取科学有效的方法对高压开关柜内部温度实行在线监测。GB／T11022—1999《高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求》规定，在开关设备温升试验规定的条件下，当周围空气温度不超过40℃时，高压开关设备和控制设备部件的温升极限如表1所示 。 --------
受手摸感知柜内温度方法的启示，可以考虑在开关柜内排气孔处安装温度传感器，设定传感器监测到柜内空气温度值或空气温度与环境温度差值达到规定值即发出报警信号。温度信号通过A／D转换后输入到计算机，然后计算机通过采集到的开关负荷数据与之进行对比分析，确定开关负荷和温度之间的曲线关系，最后通过负荷一温度曲线确定报警温度值。对于有人值班变电所，值班人员可以直接通过后台监控计算机对开关柜温度进行在线监测；对于无人值班变电所，则可以将过热信号作为遥测量通过数据网发送到监控中心。这一测温方法温度传感器安装方便简单，投入较小，运行可靠，技术成熟后即可在变电站内大量应用 。
随着传感器、信号处理、计算机以及人工智能技术的发展，使得对开关柜温度状态进行在线监测，及时发现故障隐患并对累计性故障做出预测成为可能，从而实现远程预警功能。它对于保证开关柜的正常运行，减少维修次数，提高电力系统的运行可靠性和自动化程度具有重要意义。
(3)加强专业人员的技能培训，提高设备安装、检修、维护质量。任何事故的发生都不是偶然的，一个设备在生产、安装、检修、维护过程中任何一个环节出现疏忽都可能导致事故。因此从设备安装伊始，运行部门就要加强检查、巡视和验收力度，防患于未然；组织专业人员对新设备工艺质量进行技术检查验收，同时会同有关科研部门探索金属性探伤的有效方法；尽量调整系统运行方式，提高红外测温的有效性。
(4)做到四个加强：加强对国产开关柜的运行巡视、预试和检修工作，重视母线和开关耐压试验；加强对柜内设备的检查和清扫，及时消除缺陷和隐患；加强对柜体内高压设备的除潮除湿措施；加强专业化管理，提高设备的耐压水平。
5 结语
35kV高压开关柜作为电力系统的重要设备之一，35kV开关的安全运行与否，其运行状态的良好与否对电力系统的可靠性有着十分重大的影响。通过对该起开关柜内部放电事故原因进行分析，并针对暴露出的问题提出相关改进建议和防范措施，对预防类似事故起到了积极作用，同时也能够使高压开关柜运行更加安全和可靠，达到较好的经济效益，为系统稳定和安全供电提供保证。
开关柜内放电(三)
开关柜局部放电检测
暂态地电压检测
暂态地电压检测（Transient Earth Voltages）技术是局部放电检测的一种新方法，近年来在国内外得到了较快发展，并在电力设备如GIS、同步电机、变压器、电缆等的检测中得到了应用。暂态地电压检测受外界干扰影响小，可以极大的提高电气设备局部放电检测的可靠性和灵敏度，其用于高压开关柜在线监测有着明显的优势。到目前为止，该技术已经在世界多国进行应用。
10kV、35kV金属封闭式开关柜在变电站广泛使用，其运行安全直接影响整个变电站的供电可靠性。因此，对开关柜运行状态的监测及对故障的预判和合理检修是保证开关设备安全可靠运行的关键。据统计，约40%开关柜故障因绝缘和载流缺陷引起，这其中因绝缘部分闪络和插头接触不良占了绝大部分。通过检测局部放电产生的暂态对地电压信号，不仅可以对开关柜内部局部放电状况进行定量测试，而且可以通过比较同一放电源到不同传感器的时间差异进行定位。局部放电暂态地电压检测技术的应用有着非常重要的意义。
暂态地电压检测原理
暂态地电压检测法定位原理：通
过单只电容藕合式探测器在被检设
备的接地金属外壳上进行探测。装置
检测由于局部放电而引起的短暂电
压脉冲，测出局部放电瞬时电压脉冲
的幅度峰值。若采用两只电容藕合式
探测器，则可以检测放电点发出的电
磁波瞬间脉冲所经过的时间差来确
定放电活动的位置，原理是采用比较
电磁脉冲分别到达每只探测器所需要的时间。系统指示哪个通道先被触发，进而表明哪只探测器离放电点的电气距离较近。脉冲是以光速或接近光速进行传播的，所以必须能够分辨很小的时间差通常为μs 级。原理如下图。
开关柜内放电(四)
35kV开关柜缺陷原因及改造方案
1 改造原因 沭阳县110kV杨店变35kV开关柜自2008年4月20日投运以来，开关柜内频繁发生放电现象，2012年对杨马线332开关柜经现场勘察发现，可以听到开关柜内有“嗤嗤”放电声。因该变电所杨能333开关柜之前发生同样现象，在将杨能333开关柜母线套管更换为带屏蔽线套管后，放电现象消失。故决定对110kV杨店变35kV开关柜缺陷进行改造。
2 产品基本信息与参数
（1）开关柜型号：KYN61-40.5
（2）生产厂家：江苏振光电力设备制造有限公司（2007.11）
（3）柜宽：1400mm
（4）数量：5面；
3 工作时间
2012年9月4日 6：30至17：30
4 工作内容
110kV杨店变35kV杨马332、杨能333、永宏335、吉盛336、1号主变301共计5台35kV开关柜进行改造。
5 停电范围及原因
110kV杨店变110kV1号主变及35kV母线：杨店变所有35kV开关柜母线套管更换。
6 改造内容
（1）更换35kV开关柜内所有触头盒和母线套管；
（2）更换热缩罩；
7 原因分析及措施
7.1开关室
存在缺陷：（1）原触头盒不是屏蔽结构设计，加上空气湿度较大，给放电创造了物理条件，原触头盒材料抗老化能力低，长时间的放电导致绝缘材料电老化，绝缘性能的下降。（2）触头盒内部（连接静触头部位）热缩管太长，紧贴环氧树脂，运行后对环氧表面放电。
改造措施：更换带屏蔽结构的触头盒，分支母排出线口采用改进型，加大出线口处的爬电距离。该屏蔽触头盒消除电场集中问题，使电场分布均匀，延长触头盒使用寿命。
选择屏蔽结构触头盒原则：
A、采用进口原材料；
B、选择憎水性大的绝缘材料和大爬距触头盒，可以提高抗污秽能力；
规范热缩管包封，即开关柜触头盒中引排热缩套管不能伸入触头盒内部，即从断路器或者手车室看不到引排上套有热缩套管（图1）
7.2 母线室
存在缺陷与分析：开关柜中的套管为不带屏蔽设计，结构设计不合理，运行时产生电晕放电，长时间的放电导致绝缘材料电老化，降低穿柜套管的使用寿命，材料抗老化能力低，套管在运行中出现明显的电晕放电噪音，产生放电现象，而且该部位的绝缘材料会加速老化、劣化。
改造措施：（1）采用大爬距、进口材料、双层屏蔽设计的高压屏蔽型套管（图2）。（2）将套管安装用的绝缘板全部更换为覆铝锌板加铝板组合，防涡流设计。（3）母线室内的搭接包封进行缺陷的整改。
开关柜内放电(五)
变电站高压开关柜防潮除湿分析及对策
【摘要】变电站高压开关柜因内部结构紧凑，如长期运行在湿度较大的环境中，会造成金属锈蚀、绝缘下降，导致事故发生。本文以一起变电站开关柜爆炸事故为例，分析了开关柜内湿度较大的可能原因，提出了安装除湿机、开设通风孔等几种解决措施。 【关键词】开关柜;除湿;治理
1.引言
高压开关柜由于占地面积小、结构紧凑、操作方便等优点在变电站35kV及以下系统中得到广泛的应用。但在实际运行中，由于开关柜内部采用过于紧凑的布置，导致绝缘距离小，受环境、运行等条件的影响会发生由于潮湿导致绝缘下降，引起内部放电闪络、绝缘击穿甚至爆炸的，影响对用户的正常供电。
2.案例分析
2.1 事故经过
2014年8月3日16：10，当班监控人员发现某110kV变电站1号主变低后备保护动作，跳开主变低压侧201开关，10kVⅠ母失电，通知运维人员现场检查发现10kV264开关柜烧毁;检修人员到现场处理263开关柜过程中，18：41 10kVⅡ母上272开关柜爆炸，2号主变低后备保护动作跳开202开关，10kVⅡ段母线失电;2014年8月4日3：52，10kVⅡ段母线故障点隔离工作结束，调度下令进行10kVⅡ段母线恢复运行操作时，10kV273开关柜发生爆炸，2号主变低后备保护动作再次跳开202开关。检查发现发生爆炸的三台开关柜内部损坏严重，柜内有多部位包括绝缘支柱、穿墙套管、触头盒、母排、静触头挡板、二次接线槽板、电缆仓防火板等均有不同程度的受潮凝露现象。
图1 开关柜内母线凝露
图2 开关动触头上出现铜绿
2.2 事故分析
开关柜绝缘件老化、性能下降，击穿放电引起相间短路故障，是造成此次开关柜爆炸的直接原因。现场检查264开关柜开关上触头盒根部连接排熔断，相邻部位设备受损最重;272开关柜开关上动触头及触头盒受损最重;273开关柜母线及四周隔板受损最重，故障是由母线间的绝缘击穿引起，三起爆炸的起始都是因为绝缘件相间或对地绝缘击穿。
绝缘件受潮和产品自身质量不高是造成绝缘件性能下降的主要原因。检查发现柜内设备大部分有凝露现象，爆炸开关柜内其它未受损部件也均有不同程度的凝露，部分还很严重。由于绝缘件的防潮能力有限，因此受潮绝缘件随着运行时间的加长，绝缘电阻逐步降低，以至于绝缘能力丧失。同时在绝缘能力的下降过程中，会发生局部放电，局部放电也促使绝缘件的绝缘能力进一步下降，从而加速了绝缘事故的发生。
3.潮湿原因分析
从这个事故案例可以看出，空气湿度对室内开关柜的运行有较大影响，在柜内部件表面产生凝露，会导致绝缘降低、设备受损，严重时甚至造成事故。开关柜内湿度较大及产生凝露的原因有以下几点：
（1）夏季雷雨天气较多，变电站开关室一般设有百叶窗来通风散热，这种设计使得在开关室门窗关闭时室内外的空气也能相通，使得室外潮湿空气进入到开关室内。
（2）电缆沟封堵因材料老化、施工工艺等原因出现损坏、脱落，在暴雨导致市政排水不畅水位较高时候会出现积水往变电站内倒灌现象，由于开关柜底部的封堵并不能做到完全密封，积聚在电缆沟内水产生水汽从开关柜底部进入到柜内。
（3）由于开关柜为密封结构，没有通风口，进入柜中的水汽没有办法排出，一般会聚集到柜体的上部空间即母线仓，在温度较低的柜体内表面或者绝缘件表面上形成凝露。此外，开关柜内部件表面脏污也是凝露形成的条件之一。
4.防范措施
4.1 雷雨季节时，室外电缆沟积水是很常见的现象，可以通过对电缆沟进行封堵修复，在电缆沟进入开关柜室的墙壁交界处采取防水措施，防止室外水位高倒灌到室内电缆沟内;对于室内电缆沟到开关柜之间的封堵可结合开关停电的机会进行修复，对可能进入潮气的柜底用阻燃材料进行封堵，以防止潮气进入;同时可以在室内电缆沟内放入生石灰等干燥剂。
4.2 安装工业除湿机。10kV开关柜上一般装有保护装置，保护装置对环境温度要求比较高，所以大多数高压开关柜室内都装有空调，但是空调的除湿效果差，尤其在夏天时候吹冷风，反而可能导致开关柜内外冷热不均匀产生凝露，因此空调不能代替除湿机。建议空气湿度较大的地区在开关室内安装合适功率的工业除湿机，将启动值设定在60%～65%，当空气湿度大于启动值时启动抽湿。上文变电站事故后在10kV开关室内安装了两台除湿机，室内湿度由之前的85%降低到65%，效果明显。
4.3 在开关柜内加装小型抽湿机。原理是利用湿度传感器监测开关柜内湿度，当湿度达到启动值时，抽湿机开始启动，将开关柜内的潮湿空气抽到抽湿机的凝露室进行水、气分离，再将冷凝出来的水通过排水管排到柜外。安装柜内抽湿机可以显著降低开关柜内空气湿度，但是因为开关柜内结构紧凑，安装时应考虑到绝缘距离等因素，目前大多数是安装在开关柜下部的电缆仓内。
图3 开关柜内抽湿机
4.4 在开关柜母线仓顶部加装排风装置或开设通风孔，加快开关柜内空气循环，当柜内水汽受热上升时，可通过该装置排出到柜体外，能有效起到除湿效果，但是在柜顶开孔需满足防尘、防爆等相关要求。
4.5 在雨天应对高压室门窗、外墙进行检查，要求墙体无渗漏，门窗密封良好，防止雨水或户外湿气渗入。对于安装了百叶窗的高压开关室，可在百叶窗上加装玻璃或者改装为可关闭式，在梅雨季节时关闭百叶窗，防止湿气入侵;在正常天气时，打开百叶窗，保证高压室内的通风散热，有条件者可以加装自动开窗机，实现远程遥控开窗关窗。
4.6 加强变电站高压开关室运维管理。一方面在雨天时，运维人员应及时检查站内水泵运转是否正常、电缆沟内有无积水、室内除湿机是否正常工作;另一方面运维人员在日常巡视进出开关室时应随手关门，并定时巡视记录室内温湿度仪数值。
除了做好高压开关室的除湿防潮管理外，对开关柜设备定期进行耐压测试的试验，使用质量较好的绝缘件，对触头盒连接排做圆角处理等都可以防止开关柜绝缘故障的发生。
5.结束语
为防止变电站高压开关柜发生绝缘故障，一方面要重视开关室内潮湿问题，采取多种手段降低湿度，排除隐患;另一方面设备运行维护单位要深入了解开关柜内部结构原理，联系设计、基建、检修等各个部门共同进行分析，讨论如何从根本上预防开关柜的绝缘故障，提高设备健康水平，保证变电站安全运行。
http://m.zhuodaoren.com/shenghuo365027/
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