开关柜普遍存在的绝缘问题及改进方案

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：根据开关柜运行环境条件分析和开关柜发生绝缘事故情况看,绝大多数开关应具有凝露型的爬电比距。如不采用凝露型设备,则必须考虑改善环境的措施,如采用特殊设计的建筑物或小室,进行适当的通风吸潮或加热,或采用空调、消湿措施以防止凝露。这样可防止意外发生的事故扩大与蔓延。防止小动物进入、防止电缆沟的潮气侵入受潮,引发对地或相间短路事故。为了保证产品质量,产品出厂时应进行回路直流电阻测试,标准可由厂家自定。

(一) 提高绝缘水平

1.相间及相对地空气间隙

对单纯以空气作为绝缘介质的开关柜,柜内各相导体的相间与对地净距必须符合电力部《户内交流高压开关柜订货技术条件》(DL404—91)规定。对额定电压10kV开关柜,不同相的导体之间和导体至接地间净距应保证在125mm 以上。

2.外绝缘爬电比距

按着《户内交流高压开关和元部件凝露及污秽试验技术条件》(DL/T 539—93)规定,户内开关柜外绝缘按最小爬电比距和人工污秽耐受值分为0、Ⅰ和Ⅱ共3级。

根据开关柜运行环境条件分析和开关柜发生绝缘事故情况看,绝大多数开关应具有凝露型的爬电比距。

0～Ⅱ级相应的最小公称爬电比距应符合表6-21的规定。

表6-21　最小公称爬电比距

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本技术条件规定的是下限值,当环境稍微苛刻一些就不能满足。另外根据运行经验,环氧树脂绝缘子表面状态对憎水性影响很大,所以其凝露闪络电压分散性很大,就是爬电比距符合规定,在开关柜中也应尽量少采用。

在《高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求》(IEC694—1996)和《高压开关设备的共用订货技术导则》(DL/T 593—1996)都指出,在所指定正常条件下偶尔会产生凝露,因此可采取下列措施以维持设备的正常运行:

(1)为使产品能耐受湿度和偶尔凝露的影响,可采用按此条件设计和试验的户内开关设备,或使用户外型开关设备。

(2)如不采用凝露型设备,则必须考虑改善环境的措施,如采用特殊设计的建筑物或小室,进行适当的通风吸潮或加热,或采用空调、消湿措施以防止凝露。

另外,要重视绝缘件的选用和试验验证,厂方要保证环氧浇注件的质量和工艺,环氧TA 不应与断路器布置在同一间隔。

3.相间绝缘隔板

目前在电网中运行的6～10kV开关柜,柜宽630～1000mm 各种宽度的都有。

小车开关柜,由于相间距离不能满足绝缘要求,而利用加装相间绝缘隔板办法来解决。

所用绝缘隔板应采用通过技术鉴定的“整体胶粘式绝缘隔板”,其材质有:电加热固化制成环氧树脂层压玻璃布板;近几年有些开关厂采用DMC和SMC不饱和聚酯玻璃纤维增强塑料板,这种材料阻燃性达到FVO 级,耐电弧时间可达180s,浸水后绝缘电阻达107MΩ;而且价格较低。

(二) 加强柜体封闭

1.柜内分隔

加强柜内分隔防护程度,以提高开关柜运行及检修的安全度。小车开关柜内的母线、断路器 (小车)、电缆与互感器、继电器和二次端子等,应用钢板或阻燃绝缘板严密分割成各自独立的小室。且各间隔小室应尽可能有排气通道或减压窗。这样可防止意外发生的事故扩大与蔓延。

2.应用阻燃绝缘件

全部母线及分支母线均应用阻燃热缩绝缘管套装;两柜母线室之间均应用耐弧并阻燃的绝缘板或穿墙套管进行封隔,以防“火烧连营”事故的发生。

3.严密封闭

柜底部必须严密封闭。防止小动物进入、防止电缆沟的潮气侵入受潮,引发对地或相间短路事故。开关柜的封闭等级至少为IP2X,电缆引出孔一定要堵牢,任何部位都不能留有大于1.25mm的孔洞。(https://www.chuimin.cn)

对环境条件太差的,如发电厂装在0 m用的开关柜,电缆沟与外边电缆联通,潮湿气体易于侵入的,尚应改善环境条件,如必要时加电生热去潮湿等。

4.加绝缘罩

小车插头通过的插孔应加绝缘罩,当小车退出开关柜后,触头插孔应有绝缘挡板将静触头带电部分与手车室隔开,防止检修人员误触电。有的也可以用绝缘挑帘,但小车开关推入到运行位置后,要保证带电部分与插孔边缘的空气隙要大于30mm。但是这又带来一个缺点,降低了各小室之间的封闭程度。

(三) 提高机械动作可靠性

(1)操动机构应选用两部定点厂生产,通过技术鉴定合格的操动机构,以确保机构的产品质量。

(2)外配的操动连接轴、杆件等应选用通过机械寿命试验合格的相同材质,以保证整体的可靠性。

(3)严格按工艺要求加工,并加强质检保证体系。

(4)保证安装、调试质量,出厂产品必须经出厂试验合格。

(四) 改善载流回路状况

(1)母线、分支母线排的截面应满足额定工作电流和动、热稳定的技术要求。母线截面尺寸可按着额定电流大小参照电工手册选取。

(2)母线、分支母线排的接头应压花,烫锡以减小接触电阻,防止发热。

(3)小车柜的隔离插头插入深度,应保证小车推到工作位置时满足温升的技术要求 (温升试验通电流应为额定工作电流的1.1倍)。

隔离插头用圆形的好,活动范围大,接触好;鸭嘴插头活动范围小,容易发生接触不良。

为了保证产品质量,产品出厂时应进行回路直流电阻测试,标准可由厂家自定。

(4)电流互感器的引线端,应改为双螺栓压紧连接,孔眼与螺栓之间不应有过大间隙。

(五) 要重视直流操作电源

在运行中由于失去直流电源而导致事故扩大的事例很多,损失比较惨重。因此要重视直流电源及各级熔丝的合理配置,要使二次回路的配置能避免受到一次设备发生短路时电弧的影响。

(六) 开展科学研究

1.开发新型开关柜

在制造好定型开关柜的同时,还应研究开发新型性能可靠、操作更简便的开关柜、以减少事故。

2.研究快速保护装置和继电保护方案

采用快速保护装置可以尽快切除故障,把影响范围限制到最小。有些方法可以推广,例如,华能电厂的6kV厂用开关柜是前苏联的产品,在每个开关柜的排气通道上都设有一个行程开关,一旦某个开关柜内部发生故障,在排气的同时该行程开关动作,并指令上级开关跳闸,及时切除故障。该电厂近几年来已发生3次开关柜短路事故,均因该装置正确动作而很快被切除,抢修恢复比较容易。

也有的单位研究并采用新的继电保护方案,使开关柜内部故障的切除时间缩短到0.3～0.5s。同时也要注重运行环境的改善,让设备运行在合适的环境中,以小的投资改善开关室来保证开关柜的可靠运行。

3.采用在线监测装置

目前国内已经研制出10kV开关柜故障在线监测装置和高压开关柜在线智能化状态监测装置,这些装置的推广应用,对提高开关柜的可靠性将会起重要作用。

开关柜普遍存在的绝缘问题及改进方案

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