马成飞

[摘    要]通过完善单个绝缘件的生产工艺、改进电流互感器的设计结构、提升开关自身装配工艺等措施，能够有效控制ZW20型柱开整机局放，从而降低因开关设备局放问题导致配网线路出现的故障。

[关键词]工艺;设计结构;局放

[中图分类号]TM855 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）02–00–02

Research on Opening and Releasing of ZW20 Column

Ma Cheng-fei

[Abstract]This article can effectively control the partial discharge of the ZW20 column opening and complete machine by improving the production process of a single insulating part， improving the design structure of the current transformer， and improving the assembly process of the switch itself， thereby reducing the problem of partial discharge caused by switchgear. The failure rate of the network line.

[Keywords]technology; design structure; partial discharge

隨着我国配网自动化投资逐年加大，智能型开关设备将被大面积应用到配网侧，其可靠性显得尤为重要。从近些年开关设备运行故障统计情况来看，因开关设备局部放电导致线路故障占绝大数比例，因此解决开关设备局放问题是一项迫在眉睫的工作，有助于提高开关设备的可靠性及使用寿命，进而能够大幅降低配网线路的故障率。本文以ZW20型柱开为研究对象，提出了一种新的解决此型开关局放的方案。

1 局部放电

绝缘体中只有局部区域发生的放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，可以发生在导体附近，也可以发生在其他地方，这种现象称为局部放电。电力设备绝缘在足够强的电场作用下局部范围内发生的放电，这种放电是以仅造成导体间的绝缘局部短接而不形成导电通道为限。绝缘每次发生局部放电，破坏绝缘的分子结构，造成绝缘劣化，加速绝缘损坏过程，这是高压电力设备绝缘损坏的一个重要因素。目前常用的降低局部放电方案有减少导电体尖端、表面的毛刺、圆整金属件的边角、环氧树脂中增加屏蔽层等。本文提出了一种新的解决ZW20型柱开局放解决方案，并通过批量验证，具备量产条件。比传统的解决ZW20型柱开局放问题具有更强的经济性、实用性。

2 ZW20型柱开局放产生的原因

通过对ZW20型柱开整机局放测试、绝缘件局部放电的特点及内嵌电流互感器的研究，发现了影响整机局放的几个因素：①进出现套管的自身局放;

②电流互感器;③是否充SF6气体;④开关装配工艺等。其中电流互感器是在这几个因素中的关键因素。ZW20型柱开结构图如图1所示。

3 ZW20型柱开局放解决措施

针对上述局放产生的几个主要诱因，优化开关的装配工艺及各个关键绝缘件、元器件的局放，从而达到控制整个开关局放的目的。

3.1 单测进出线套管局放

未改进前测试单个进出线套管局放正常都在90～150 pC，发现主要原因是进出线套管在制造过程中，工艺未控制完善到位，现要求每个进出线套管在恒温箱温度控制170 ℃左右，保持2 h左右，本文进行了6只样品测试，测试数据见表1。

3.2 内嵌电流互感器

ZW20型柱开内嵌电流互感器选用低压互感器，自身没有局放要求。但如果装在开关箱体内侧，考虑到进出线套管铜棒及一次导电杆加高压，直接通过电流互感器内孔，因为电流互感器二次线接地，相当于高压对电流互感器中环氧树脂浇注的铁芯线圈直接局部放电。降低局部放电的根本方法是限制导体表面电场强度，行业里通常解决ZW20型柱开局放的方案：在进出线套管里面增加屏蔽网，这样做虽然能够解决局放，但同时会导致其生产效率降低、成本增加，也会牺牲环氧树脂的绝缘厚度。根据分析，要使空间间隙不发生放电，就需要降低两者之间的场强，在相电压及绝缘厚度不变的情况下，增加空气间隙距离来实现，为此本文提出了一种新的解决方案：在保证电流互感器基本性能参数不变的前提下，尽可能增加电流互感器内孔大小，本文根据实际需求把原来的电流互感器的内孔直径由原来的83 mm调整为93 mm，本文进行了5只样品测试，测试数据见表2。

3.3 是否充SF6气体

在解决了上述两个对开关局放影响比较大的零部件后，为达到良好的验证效果，本文使用5台样机的进行测试，分两个步骤实施：①箱体内未充SF6气体;②箱体内充SF6气体，试验结果表明：箱体未充SF6前的局放正常在150～200 pC，充完SF6后的局放正常在40～70 pC，分析主要原因是：相对介质发生了变化（一介质为空气、二介质为SF6），导致相对场强大幅降低。测试数据见表3。

3.4 完善开关装配工艺的整机局放

通过5台样机测试发现上述几种改进措施能够大幅降低整机的局放，但距离目标值：14.4 kV电压下，局放≤20 pC，还有一定的差距。通过控制ZW20型柱开的进出线套管、一次导电棒、壳体三者之间的同轴度：要求控制在±0.5 mm范围内，局放得到有效解决。其主要原因是：如果同轴度未得到有效控制，虽然箱体里充有SF6气体，但一次导体对电流互感器放电还存在电场不均衡的现象，同轴度问题解决后，场强均衡得到明显改善，整机局放满足技术要求。测试数据见表4，样机结构图见图2。

4 结语

开关局放问题的解决是一个系统性工程，不仅是某一个绝缘件或者元器件的原因造成的，而是几者相互作用、影响的结果。为此，本文通过5台样机进行了批量性的验证，找到了一种新的ZW20型柱开局放的解决方案，降低了整机开关的局放，满足国网的技术要求。

参考文献

[1] 朱红杰，李杨，赵飞，等.浅析12 kV柱上ZW20开关局放原因及处理方法[J].电力系统装备，2019（23）：238-240.

[2] 张文凯，吴小钊，崔宇，等.内置电子式传感器后ZW20开关局部放电研究[J].高压电器，2019，55（3）：51-58.

[3] 孔丽.穿墙套管放电原因分析及消除措施[J]，山西电力，2016，（1），21-22.