水份造成封闭式开关柜故障的分析

发布于：2017-03-09 13:38:09 来自：电气工程/电气资料库 [复制转发]

摘要：根据文际运行中几个典型水份导致金属铠装开关柜故障的分析，对水汽产生的原因和由此引发的故障类型进行了粗浅的分析，并根据以往的运行经验对处理措施提出了建议，对消除和预防因水汽引发的各种隐患，确保设备安全稳定的运行具有积极的意义。

关键词：封闭式开关柜；水汽；凝忍：绝缘

概述

封闭式高压开关柜以其安全可靠、结构紧凑、占地省、操作方便等优点，在开闭站、小区配电室、变电站内广泛使用。但由于内部大量采用有机绝缘材料及过于紧凑的布置、及高度的密闭性，使得水气造成高压开关柜故障的问题突显。根据我单位的统计，在10kV-35kV电压等级的开关柜中，由于水份导致的故障发生率最高。而且往往一台出现故陣，殃及邻柜的现象更为突出。

本文根据我单位及部分外省市的由水份导致的开关柜故障，对水份产生的原因和故障类型进行了粗浅的分析，并对处理措施提出建议。

封闭式开关柜内水汽产生的原因电缆沟内水汽串入

目前，由于占地、线路走廊、城市美化等原因，使得电缆在城区开闭站、小区配电室、变电站内广泛使用，采用城市主干道两侧修建电缆沟（隧）道解决通道问题。由电缆沟（隧）道串入的水汽是造成开关柜内部凝露的土要原因之一，已有多个开闭所、变电站发现过这类问题。

由于城市地下管网纵横，电缆沟（隧）道通常很难做到独立、封闭。由于雨雪、渗漏、排水不畅等原冈，这里往往聚集大量污水，如在某开闭所出线柜绝缘击穿的故降调査中发现，电缆沟内部的枳水己经达到1米多深。由于电缆入口封闭不够严密，电缆沟（隧）道内产生的水气进入开关柜内，在开关柜内部形成凝露，造成开关柜故障的发生。

环境湿度的影响

环境湿度也是造成开关柜内凝露的主要原因之一。而且在北方由环境湿潮造成封闭式开关柜故障也不鲜见。我国北方总的来说，空气比较千燥，但也存在小流域高湿环境，如山谷、地下室等。在湿度相对较高的季节，也易发生由于凝露造成的开关柜故障。

我局110kV大寺变电站投运不久，便发生了一起开关柜绝缘击穿故障，故障开关柜型号为KYN37-40.5,结构分为柜休、手车两大部分。柜休为敷铝锌板弯制后用螺栓组装而成。按功能特征可分为仪表室、断路器室、电缆室和母线签四部分，各部分以接地的金属板分隔。故障后停运母线对所有的柜休进行拆解检査，发现，各独立功能室均凝露严重，手车触头出现大量铜锈，柜休的触头盒（环氧树脂材料）内表而发现大量树枝放电痕迹，但开关柜底部电缆入口密封严密。后经调查研究发现：该变电站位于山区内的谷地，四周水汽向此聚集，不易散去，空气湿度一直很高，由此导致开关柜内凝露现象严重。

部分市内l0kV开闭所，建于商楼大厦的地下。地下室内管道众多，通风、透气极差，空气湿度高居不下，而且无法散发。通常这些开闭所内的开关柜内部，凝露现象都比较严重，由此而导致的故障也较多。

雨水滲入高压室

此类原因导致的故障发生较少，但随着部分高压室由于地处偏远，年久失修，渗水、漏雨现象时有发生，仍应引起我们的警惕。

河南省某变电站发生开关柜内35kV母线穿盘套管绝缘击穿的故障。后经观察发现，当雨水打在高压室墙上时，雨水渗墙而'进，从窗口及换气口渗流近来，顺着楼板向开关柜渗沿，开关柜与墙壁距离较近，造成电气设备上潮湿不断，同时髙压室内只有北面墙上有少数窗口，没有换气口，阳光无法照入，室内空气不流通，室内潮气无法散去[5]。

湖由省金竹山电厂也发生过因为屋顶漏雨而使室内湿度增加，导致开关柜对地闪络的情况，而且现在部分开关柜在顶部加装散热孔，如果雨水直接淋入开关柜内部，则可能会对开关柜造成更大的危害。

水份导致开关封闭式开关柜故障的类型及原因分析

绝缘损坏

由于水汽、凝露现象导致开关柜绝缘损坏的故降，在全国各个地区均不同程度的存在，造成的后果也很严重，往往一柜出故降，波及邻柜，造成母线失压，设备大量损坏，停电时间很长，带來严重的经济损失。

从各个地区由水份导致开关柜绝缘损坏的故障情况者，其原因主要有以下几点：

1)瓷套、支持瓷瓶及电流互感器等的外绝缘爬距较小，当运行中绝缘表面出现凝露，绝缘降低时，系统中出视不高的过电压或运行电压下发生绝缘件沿面闪络；对地和相间距离不够，开关柜内湿度大，在系统单项接地谐振或雷电等过电压情况下，直接造成对地或相间击穿。

根据电力部标准DL/T593-1996《商压开关设备的共用订货技术导则》中，规定了户内开关柜的爬电比距和各项导休相间与对地的空气净距[8]»

但目前运行以及正在生产的开关柜很大一部分没有达到上述耍求,有些产品绝缘件的爬距一般在13mm/kV，有的小于12mm/kV，带电部分对地或相间净距离一般只有100-110mm左右，最小的只有严重影响了开关柜的运行安仝。

2>开关柜内绝缘材质的选用不当。有的开关柜因缩小了柜休尺寸，减少了装于柜内断路器、隔离插头相间及对地距离，而采用了在相间和对地间隙中设置环氧树脂板（或酚醛树脂板）的办法。此类材料表面抗脏能力不强，渗水性差，高湿环境下绝缘材料表面树枝性放电发展迅速，加强绝缘的隔板反而成了绝缘薄弱点。同时，部分开关柜内部带电部分对隔板的跑离—般只有10-20mm,远小于电力部标准DL/4004-1997《户内交流高压开关柜订货技术条件》中“10kV产品高压导电体与该绝缘板间还成保持不小十30mm的空气间隙”的要求,这样加之湿度和凝露的作用，绝缘性能不能满足运行耍求，开关静触头对绝缘隔板及地放电的故障时有发生。

3)开关柜的制造质量及工艺对开关柜整体的绝缘性能也有很大影响。自1986年以来，湖南试研所对省内三十余生产厂、六十多台10kV高压开关柜进行了90%组度及凝露条件下的工频耐压及部分冲击耐压试验<。试验证明，制造项量及装配质量对开关柜整休耐压水平有很大影响,原因是.装配质量差而造成电场不均匀分布或相对缩短了绝缘距离，如紧固螺丝不规格，拧紧后螺杆长出螺母许多等。

二次短路或烧毁

某10kV开闭所发生过一起开关柜误动故障，通过现场调査分析发规，原因为：封闭式开关柜端子排上凝露严重，水滴使一相邻端子形成短路，从而造成开关误动。该端子排设计布置未考虑水分可能造成的影响，排接线紧密，相邻端子之间缺乏绝缘措施，是导致此类故障发生的主耍原因。

处理措施

为了减少水份造成的开关柜故障，建议从以下几个方面着手进行处理和改进：

减少水汽來源

为了防止电缆沟内的水汽上升到开关柜内，对开关柜底部和高底部电缆沟的电缆入口用水泥进行封堵。避免电缆沟进水，并对电缆沟设置完善的排水设施，防止污水聚集。

在高压室内加装窗口和换气口，使室内空气流通：在窗口及换气口上安装防雨板或雨搭，并对高压室房顶作防漏处理，防止雨水渗漏。

在高压室内部加装空气除湿装置，降低高压室内空气湿度。

开关柜内部加热除湿

对开关柜，首先将底板密封，防止潮气由底部进入，冋时在顶板上开百叶窗，外加防尘罩，使改进后的顶板通气性和防尘性好。开关柜内部的加热器（如没有，可釆用安装薄板防烫型加热板])全天候不间断投入运行。以便柜内水汽上升，并从开关柜顶部排出。

提高开关柜制造质量，加强绝缘

通过提高开关柜的制造质量和绝缘水平，也可以减少水份造成开关柜绝缘故障的发生。