[摘要]文章提出了55kV空氣絕緣開關(guān)設(shè)備在運行中常見的幾種異常放電現(xiàn)象問題，對其產(chǎn)生的原因進行了分析，并提出了相應(yīng)的解決措施。
[關(guān)鍵詞]35kV空氣絕緣開關(guān)設(shè)備 異常放電現(xiàn)象解決措施
引言
上海捷星電器制造有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)高低壓開關(guān)設(shè)備的企業(yè)。對以往生產(chǎn)的35kV空氣絕緣開關(guān)設(shè)備，在運行中出現(xiàn)的異常放電現(xiàn)象，一直困擾著公司的設(shè)計和質(zhì)檢人員。由于在35kV開關(guān)設(shè)備中的異常放電現(xiàn)象往往是在設(shè)備運行一、二年以后才逐漸發(fā)生，而在出廠檢查的工頻耐壓試驗中往往發(fā)現(xiàn)不了，因此，不能’給公司以足夠的重視，也使得此問題長期以來未得到很好的解決。后來作者對此問題通過咨詢專家和公司內(nèi)共同分析和驗證，最后找出了原因，并找到了相應(yīng)的解決措施。下面針對幾例異常放電現(xiàn)象問題，作一些問題匯總、分析原因和解決措施。
1、幾例異常放電問題
1.1 35kV高壓設(shè)備在設(shè)計和制造時空氣絕緣距離基本上按照規(guī)范要求，為什么在工頻耐壓當中還是會出現(xiàn)放電現(xiàn)象
1.1.1 原因分析
一是銅排加工粗糙有尖角和毛刺(見圖1)，導(dǎo)致懸浮電位的產(chǎn)生。工頻耐壓時，懸浮電壓提高，在高電場作用下就產(chǎn)生放電。如把導(dǎo)體放到電場中，由于靜電感應(yīng)的結(jié)果，在導(dǎo)體中會出現(xiàn)感應(yīng)電荷，電荷在導(dǎo)體表面的分布情況，決定于導(dǎo)體表面的形狀。導(dǎo)體表面彎曲(凸出面)愈大的地方，所聚集的電荷就愈多，比較平坦的地方，電荷聚集的就少。在導(dǎo)體尖端的地方(母排和元器件的毛刺)，由于電荷密集，電場很強，使空氣分子發(fā)生電離而形成大量的自由電子和離子，在一定的條件下即可導(dǎo)致空氣擊穿，而發(fā)生“尖端放電”現(xiàn)象。
下面是銅排加工存在毛刺，在觸頭盒內(nèi)放電現(xiàn)象(見圖2)。
二是穿墻套管的安裝孔和絕緣隔板上使用的金屬螺栓布置不當?shù)戎圃旃に嚿系娜毕?，也會引起“尖端放電”現(xiàn)象。如穿墻套管的安裝孔采用數(shù)控沖床加工，即用圓柱形沖頭根據(jù)安裝孔的尺寸，在鋼板上依次沖一周而成(擊沖)，兩個相鄰沖痕間就會出現(xiàn)尖角及毛刺，沖頭越大，兩沖痕的間距越大，則尖角也越大，此尖角和毛刺與該部位的起始放電電壓有很大關(guān)系。若在運行電壓下存在放電，就會對有機絕緣造成損傷，最終導(dǎo)致?lián)舸?，這也是為什么開關(guān)設(shè)備穿墻套管在法蘭根部容易發(fā)生絕緣故障的原因。因此，認真處理好穿墻套管的安裝孔的加工工藝是很重要的。
1.1.2 解決措施
制造過程中必須全面修整導(dǎo)體和柜體內(nèi)壁上尖角、毛刺，調(diào)整螺栓位置。同時，質(zhì)檢人員必須嚴格把關(guān)，盡可能使電場均勻分布。
1.2 35kV主母排和柜間穿墻套管相交處，為什么出現(xiàn)輕微火花放電
1.2.1 原因分析
主母排和套管內(nèi)側(cè)處存在放電，原因是主母排和套管間存在空氣間隙(見圖3)，形成了很高的電位差(主母排電壓為21kV，套管忽略感應(yīng)電壓，可視為地電位)。正常運行時，熱縮套管絕緣良好，故無異常，但常時間運行后部分熱縮套管絕緣老化，絕緣性能降低，導(dǎo)致穿墻套管內(nèi)側(cè)尖端部位與主母排之間的空氣間隙擊穿，主母排和套管內(nèi)側(cè)處產(chǎn)生間隙性放電。
1.2.2 解決措施
對于35kV開關(guān)設(shè)備內(nèi)的套管選用，要求設(shè)計一是要滿足GB12944.1《高壓穿墻瓷套管技術(shù)條件》中的規(guī)定：35kV級套管的起暈電壓不小于25.8kV，觸頭盒的PC值(局部放電)過大，一般應(yīng)在10PC以下，如果超過50PC，這個觸頭盒便不能用。二是選型時注意用大爬距且?guī)帘未胧┑拇μ坠?，這種套管內(nèi)側(cè)裝金屬屏蔽線，在主母排安裝后，將主母排和套管采用該屏蔽線連接，使套管與母排之間保持等電位，消除柜內(nèi)不均勻電場產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。三是可以在套管內(nèi)側(cè)安裝金屬簧片，主母排穿過后通過金屬簧片短接，消除電位差。四是主母排和套管內(nèi)側(cè)處加嵌高壓絕緣膠泥，消除母線與套管之間的空氣間隙，改善放電現(xiàn)象。五是注意套管表面尤其是邊緣部分盡量平滑，避免存在毛刺、棱角等現(xiàn)象，使其盡量光潔。六是安裝時注意主母排盡量在套管內(nèi)居中，使電場分布趨向均勻。
1.3 梅雨季節(jié)為何發(fā)生的放電現(xiàn)象嚴重
1.3.1 原因分析
灰塵附在絕緣件表面，在干燥的時候，絕緣電阻仍很高，所以在干燥氣候下不發(fā)生污閃。反之，絕緣件不臟污，它雖然受潮了，絕緣強度仍很高，這時也不發(fā)生污閃。如果污穢和潮濕同時存在于柜內(nèi)絕緣件的表面，絕緣表面易產(chǎn)生凝露、附著污穢，極易形成爬弧，導(dǎo)致絕緣水平下降，進而造成污閃而導(dǎo)致放電。造成放電的第一個原因是環(huán)境條件的影響，梅雨季節(jié)空氣潮濕，使污穢+潮濕污染了絕緣件表面。第二個原因是設(shè)計缺陷，斷路器室和電纜室各配置1個100W加熱器，配置太小，使潮濕凝露依然存在于絕緣件的表面，形成絕緣水平下降。所以設(shè)備運行的環(huán)境條件不足是導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生絕緣閃絡(luò)的主要原因(這可以從梅雨季節(jié)時發(fā)生的輕微火花放電，至梅雨季節(jié)后無此現(xiàn)象和放電聲明顯減輕可以證明)。所以設(shè)計時今后要特別注意這一點。
1.3.2 解決措施
停電維護時，將絕緣件表面全部用高濃度的純酒精擦試干凈，以此提高絕緣強度。再在斷路器室和電纜室各加裝配置1個150W加熱器，使設(shè)備保持干燥。
1.4 35kV開關(guān)設(shè)備空氣絕緣距離確保后，為什么不能用一般熱縮套管
1.4.1 原因分析
對35kV開關(guān)設(shè)備的相對地及相與相之間的空氣絕緣距離必須滿足大干等于300ram。當采用SMC絕緣隔板時，帶電體和絕緣板之間的最小空氣距離不得小于60mm，缺點是絕緣隔板受使用環(huán)境影響很大，存在絕緣老化的問題。如固定螺栓與SMC板距離過近，正常運行時SMC柜表面清潔，放電現(xiàn)象不明顯，但長時間運行后，SMC板表面積塵+潮濕，造成螺栓尖端部位與SMC之間空氣間隙擊穿，產(chǎn)生間隙性放電。當采用熱縮套管時，帶電體和套管之間的最小空氣距離不得小于200mm，缺點是熱縮套管同樣存在絕緣老化的問題，就一般熱縮套管局部出現(xiàn)放電現(xiàn)象時(見圖4)，絕緣強度降低會更快，所以對35kV開關(guān)設(shè)備是不建議采用的。
1.4.2 解決措施
將一般熱縮套管全部更換成瑞侃牌熱縮套管，再緊固全部螺栓。同時安裝時一定要確保正常的絕緣層不受破壞，不得損壞母排表面熱縮套管的絕緣層。
2、結(jié)束語
由于35kV開關(guān)設(shè)備向小型化發(fā)展，使外形尺寸和柜內(nèi)帶電體之間的距離也隨之縮小，電極之間的電場強度也將更加集中和不均勻，而且隨著運行電壓的升高將更加加聚，所以要求設(shè)計時除了需要考慮完善的五防聯(lián)鎖、溫升、空氣間隙、爬電距離、大電流的自然通風(fēng)散熱和避免渦流現(xiàn)象的發(fā)生或采用不倒磁材料等要求外，對35kV開關(guān)設(shè)計不能只考慮將在12kV的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上簡單放大，更要考慮由于運行電壓的升高電場分布變化的問題。
放電現(xiàn)象往往很難用肉眼看得到，所以出廠驗收和調(diào)試時要高度重視一次導(dǎo)電體與元件可能出現(xiàn)的電位差，如母線與套管、套管與柜體、母線與金屬板和金屬螺栓等，并嚴格控制一次導(dǎo)電體與絕緣件之間的距離，并從源頭上進行消除。把好產(chǎn)品質(zhì)量選型關(guān)，嚴禁工藝缺陷和技術(shù)不成熟的產(chǎn)品出廠。
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