王琪，李秋香，王晓健，张连升，宋乐永

（1.青州市供电公司，山东潍坊262500；2.杭州和利时自动化有限公司，山东济南250014）

开关柜放电原因分析与治理

王琪1，李秋香2，王晓健1，张连升1，宋乐永1

（1.青州市供电公司，山东潍坊262500；2.杭州和利时自动化有限公司，山东济南250014）

分析KYN61-40.5型交流金属封闭开关柜在运行及维护中发现的问题，对开关柜放电原因进行详细分析和总结，在此基础上提出防止开关柜放电的治理措施，并对开关柜在生产安装工艺、安全运行管理等方面提出建议。

KYN61；开关柜；放电；原因；治理

0 引言

随着电网的不断发展，KYN61系列开关柜在变电站中得到大量应用，其金属封闭铠装的结构设计，具有结构紧凑、占地面积小等优点。但该型开关柜生产厂家多，产品质量与施工工艺良莠不齐，在日常运行维护中发现开关柜内部存在放电问题，如果设备放电不能及时处理，会造成部分设备绝缘更加薄弱，引起更严重的事故［1］。经过认真调查，对KYN61系列开关柜放电的原因进行分析，针对存在的问题提出相应的治理措施，减少该类设备的放电事故，提高该类开关柜的安全运行水平。

1 概述

1.1 KYN61系列开关柜结构

开关柜主要由柜体和手车两大部分组成。柜体由手车室、母线室、电缆室和低压室4个单独的隔室组成（图1）；手车主要由真空开关（或其它功能元件）和底盘车两部分构成。母线排与引流排用热缩绝缘套封裹，手车小巧，采用梅花触头，导向性好。开关、手车、接地开关及柜门之间的联锁均采用强制性机械闭锁方式，满足“五防”功能。

1.2 放电事故

2013年7月10日，运行人员对110 kV峱山变电站进行雨后特巡工作，进入35 kV开关室后听到Ⅱ段母线所在开关柜存在“噼噼啪啪”不连续放电声音，声音时大时小，并嗅到了臭氧气味。当天晚上的熄灯巡视检查排除了柜内其他设备放电的可能性，对Ⅱ段母线进行停电检查，发现母线套管内存在凝露并且积尘严重，凝露造成开关柜内复合绝缘材料上产生细小水珠，母线搭接点螺丝对母线套管放电。

图1 KYN61系列开关柜结构

2013年9月9日，110 kV峱山站1号主变35kV侧301开关复压Ⅰ段过流跳闸，经检查发现，35 kV母线柜内放电严重，35 kVⅠ段PT31Y开关柜内互感器引线连接螺丝对柜体放电，拉弧后灼烧环氧树脂绝缘表面和绝缘护套造成严重积炭。

2 开关柜放电原因分析

2.1 电气安全距离偏小

KYN61系列开关柜是满足35 kV室内布置而采用的一种新的配电装置，鉴于满足该电压等级下的室内布置，其装置设计紧凑，从近几年来运行情况看，普遍反映柜体尺寸偏小［2］。经过测量，开关三相动触头之间的距离为250 mm，三相引线之间最大距离为295 mm，图2所示。

图2 开关触头和引线间距

相与相之间、相与地之间空气净距小，达不到室内配电装置净距300 mm的要求，这是此类装置的先天缺陷。

图3 套管和内部母线尺寸

开关柜内母线与套管间隙放电，中压开关柜多使用矩形母线，母线穿越套管处由于受到安装条件的限制，在带电母线与套管之间形成大小不一的间隙，造成母线与套管间隙内的场强分布不均匀，间隙小的位置电位差大造成间隙击穿，母线对套管放电。

测量发现套管内矩形母线距离套管内壁最大距离为125 mm，最小距离为80 mm，如图3所示。相同绝缘条件下，套管内部场强不均匀造成套管内部绝缘老化程度不同，绝缘薄弱处容易放电。

2.2 产生尖端电晕放电

柜内母线和元器件的制作虽经过倒角处理，但存在棱角、毛刺，连接件处螺丝过长，导致绝缘表面电场分布很不均匀，引起尖端电晕放电。当局部电场强度达到临界场强时，气体发生局部电离，出现蓝色荧光并发出“嘶嘶”放电声［3］。放电热效应容易使复合绝缘材料释放出臭氧、氮的氧化物，这些气体都会使绝缘体绝缘性能降低甚至破坏。开关柜内和高压套管内存在母线搭接点，且螺杆留丝过长，存在尖端放电点。

2.3 过电压造成局部放电

正常运行电压和绝缘条件下，不会造成设备的绝缘击穿产生局部放电，但是在系统产生扰动过电压，例如谐振过电压、雷击过电压等会造成电力设备绝缘处于足够强的电场下，会造成引起绝缘闪络，诱发相间或弧光短路事故和单相对地弧光接地事故［4］。

母线电压互感器抗谐振能力较差，特别是存在铁厂熔炼设备等谐波源时，谐波作用使电压互感器发生铁磁谐振，谐振过电压的幅值能达到3～3.5倍相电压，极有可能造成绝缘薄弱处闪弧放电。

2.4 自然通风散热效果差

KYN61系列开关柜采用封闭式结构，内部的手车室、母线室、电缆室和低压室之间也是相互独立的，设计制造时柜体结构未充分考虑合理有效的自然通风散热问题。

由于KYN61系列开关柜是全封闭式结构，没有透气孔，且出线全是电缆出线，电缆沟上来的潮气易积聚在柜内，加之柜内通风不畅，当环境温度变化时，易产生凝露，造成绝缘强度降低。开关柜内由于大量采用了压铸环氧树脂为材料的绝缘部件，尤其是高压电缆外绝缘层、环氧浇注电流互感器、酚醛环氧绝缘罩、相间隔板等复合绝缘材料的憎水性较差，若绝缘材料材质不好，空气湿度大且污秽严重，运行中会导致吸潮凝露，导致表面泄露电流增大。当介质受潮、脏污或有破损时，由于潮湿，介质表面的游离电子增加，引起传导电流增加，绝缘电阻相应降低，绝缘下降到一定程度时即引起局部沿面放电闪络，最终发展成相间短路或接地短路事故［5-6］。

2.5 施工工艺达不到要求

变电站内电缆沟施工工艺粗糙，电缆沟内部未经严格压光处理，后续改造工程野蛮施工，造成电缆沟壁崩塌，导致盖板不能正常就位。电缆沟封堵不严造成电缆沟内布满尘土，尘土通过柜底部缝隙进入开关柜内部，使支持绝缘子、套管等绝缘件积尘严重，出现污垢和放电现象。

3 开关柜放电治理

3.1 强化绝缘措施

更换部分放电严重的母线穿墙套管和相间绝缘挡板。由于持续放电作用，部分母线套管和开关柜内的相间绝缘挡板的绝缘已经破坏，无法保证设备的安全运行，所以更换部分母线套管和相间绝缘挡板，并对绝缘挡板进行倒角处理；清除开关柜内灰尘和积炭黑斑，同时对母线套管内部进行灰尘清除和防污闪处理。更换TG3-40.5型套管12只，更换高强度环氧树脂绝缘挡板50块，清扫KYN61型开关柜30面。

带电体的绝缘化处理。采用硅橡胶绝缘涂料对母线进行绝缘化处理，重新用HX-35型母线热缩管对开关柜内所有母线及导体进行绝缘处理。这种热缩套管具有耐高温（125℃），阻燃性能好（VW-1）等优点。通过施工，绝缘化处理TMY-100×10型主母线186 m，支母线205 m，母线搭接处重新用阻燃的T形绝缘罩处理。

用35 kV半导电胶带将相间拐角处容易产生尖端放电的铜排搭接头的螺栓部位包覆，尽量使其包扎头形成球体，以消除接头外的电气不均匀分布，消除尖端放电点，再用35 kV热缩管加大范围包裹，以阻断放电通道［7］。

调整套管内母线位置，使其尽量居中，从而改善套管内部电场分布，使之尽量均匀，有效提高空气间隙的击穿电压，还可减轻或避免电晕现象，减缓套管的绝缘老化［8］。

采用以上改造措施后，110 kV峱山站KYN61-40.5型开关柜没有再发生因绝缘薄弱和不均匀电场造成的放电现象。

3.2 优化开关柜内运行环境

加强变电站文明生产和变电站的通风管理，定期清理35 kV开关室内卫生，避免室内出现浮尘，在开关室内加装除湿机，保持开关室内清洁和良好的温湿度环境。

在两侧开关柜柜体开孔并安装百叶窗，开关柜顶部装设排风扇。投入自动时，当开关柜内湿度达到40%，热风循环干燥系统开始运行。当湿度减小到25%，热风机停止，系统终止运行。手动运行时，由运行人员根据柜内湿度、温度等情况手动启停排风扇。在开关柜内安装加热装置，防止凝露发生［9-10］。110 kV峱山站的排风扇和除湿机投入运行后，2013年雨季，室内湿度控制在40%以下，柜内湿度控制在35%以下，柜内没有发现蓝紫色光晕，母线室内放电声音明显减小，没有再发生严重放电和短路跳闸事故。

组织定期开展开关柜电缆通道普查，结合停电工作，使用防火材料封堵开关柜与高压电缆沟的通道，防止电缆沟内潮湿气体和灰尘窜入柜内，造成绝缘强度降低。

3.3 加强变电站谐波治理

对变电站的消谐装置进行定期试验，保证消谐装置可靠运行，同时对存在谐波源的变电站进行定期谐波测试，加强对谐波的实时监控，使谐波对变电设备产生的不利影响降到最低。

4 预防开关柜放电的几点建议

4.1 严控进货质量

购买设备时，在技术条件书中明确通风、加热除潮的要求。严把设备招标关，严防产品质量不高的35 kV高压开关柜进入电网运行，建议KYN61开关柜主母线采用管型母线［11］。

4.2 提高施工工艺

KYN61-40.5开关柜属铠装型移开式开关设备，是以空气绝缘配合复合绝缘的产品，且复合绝缘所占比重较大。生产工艺注意：绝缘件应光滑、平整，不能有毛刺；铜排断口应倒角和去毛刺；不应将铜排搭接口放在套管内；螺钉露牙不应过长，并应长短一致；在关键部位应采用圆头螺钉；柜体应采取通风、除湿、防凝露措施。

4.3 加强变电站运行管理

变电站竣工运行后一般有相应的输电工程，电缆沟盖板需要打开，容易产生电缆沟盖板损坏、开关柜与电缆沟封堵不严等问题。这些问题是造成开关柜内部放电的潜在因素。严格工程验收标准，加强变电站的日常巡视，发现问题及时整改。

5 结语

KYN61-40.5型开关柜是一种很重要的35 kV电力设备，其安全运行是电力系统供电可靠的重要保证。通过对放电事故的分析与治理，可以为以后的设备运行管理提供重要依据，也有利于防范该类事故的再次发生。

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［2］张建安，张熙中.谈高压开关柜的安全净距离问题［J］.江苏电器，2005，25（11）：27-29.

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［7］张力游.KYN61-40.5开关柜存在放电现象的现场处理［J］.电气技术，2010，10（12）：58-59.

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［11］崔成怒，高华.金属封闭开关设备的发展浅析［J］.高压电器，2003，39（2）：18-22.

Cause Analysis and Treatment of Switchgear Discharge

This paper analyzes problems found in the operation and maintenance of the KYN61-40.5 type AC metal closed switchgear.Discharge cause is analyzed and concluded in detail.Related countermeasures and a few suggestions referring to the switchgear installation process and safety operation management are proposed.

KYN61；switchgear；discharge；cause；treatment

TM591

：B

：1007－9904（2014）03－0040－04

2014-04-15

王琪（1964—），男，高级工程师，主要从事生产管理工作；

李秋香（1980—），女，主要从事电力控制方面的设计与开发；

王晓健（1971—），男，工程师，主要从事变电管理工作；

张连升（1983—），男，工程师，主要从事变电运行维护工作；

宋乐永（1982—），男，助理工程师，主要从事变电运行维护工作。