高压开关柜绝缘事故的原因分析及防范对策

高压开关柜绝缘事故的原因分析及防范对策

郭晋才

国网山西省电力公司晋城供电公司，山西晋城， 048000

摘要：随着电力系统迅速发展，高压开关柜用量大幅增加，每年都有上万台开关柜投入运行。开关柜的性能质量的好坏，对电网的安全生产和可靠供电起着重要的作用。但是，在实际操作中，由于技术和规程等方面的原因，高压开关柜还是可能出现绝缘事故，其风险程度往往高于其他类型的事故。因此，文章首先分析了高压开关柜常见的事故，然后对其产生的原因进行了分析，最后给出了相应的防范对策。

关键词：高压开关柜；绝缘事故；原因分析；设备制造质量

一、高压开关柜常见的安全事故分析

在高压开关常见的安全事故中，常见的有拒合事故、绝缘事故、流回路事故、机械事故等。比如，当高压开关柜难以正常分闸送电时，就会出现高压开关拒合事故，该事故在高压开关柜的事故中是非常常见的一种，其产生原因在于高压开关断路器难以正常运行，也就是说，如果高压开关柜因为某些故障无法和断路器之间进行有效合作时，该事故就可能出现——即当高压开关柜主筒内之原件设备出现故障时，断路器就会产生拒合现象；而高压开关发生爆炸的事故也是具有显著危险的，其产生的原因大多为高压开关柜的绝缘水平处于较低的水平。此外，由于高压开关柜设备会在异常温度、湿度以及绝缘层老化和自身质量缺陷等因素的影响下，相关元件的绝缘效果会大打折扣，此时最容易引发安全事故；在高压开关柜设备中，载流回路也可能产生安全事故，这是因为，该部位属于高压开关柜内的薄弱环节，是事故多发的部位，如果高压开关柜的相关元件出现了接触不良的情况，或者隔开开关接触面积与接触压力耦合不足时，回路过热的现象就会出现，此时，要么影响到高压开关柜的使用寿命，要么会使之产生高压开关柜爆炸的危险；在高压开关机械事故中，主要的发生部位为操动机构，如果高压开关柜的相关部件出现了变形、移位或者与设计有关的缺陷时，操动机构就可能出现卡涩的情况。在这种情况下，如果高压开关柜辅助开关的质量处于较低水平，或其在安装和调试的过程中出现了这样或者那样的问题，断路器拒动事故就有可能发生，影响到高压开关柜的正常运行。

二、高压开关柜绝缘事故的原因分析

2.1环境条件的影响

开关柜运行的环境条件是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因，大气污染不断加剧，逐渐污染了电力设备的绝缘子、套管及母线。分析多年来污闪事故，总结出发生污闪的原因主要有2方面：

第一，（客观存在的）是污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘子的表面，灰尘附在绝缘子表面，在干燥的时候，绝缘电阻仍然很高，所以在干燥气候下不发生污闪。清洁的水电阻也很高，如果绝缘子不脏污，它虽然受潮了，但绝缘强度仍很高，这里也不发生污闪。一般情况下，干旱气候持续的时间较长，绝缘子及母线积污多了。这时又突然下雾，而下雾的时间较长（一般2~3小时），污秽被雾水充分地潮湿，此时产生污闪的可能性较大。

第二，（人为原因）是绝缘子串的泄漏距离偏小，不能适应污秽和潮湿的环境。污闪是在绝缘电阻下降、泄漏电流增大到一定程度时才发生的。在同样的污染受潮和同样的电压下，如果绝缘子的泄漏距离较长，泄漏电流增长就比较快，泄漏距离越长，电弧的弧径就越长，闪络就难以发生。如果绝缘子的泄漏距离小，放电容易跨接两端电极，从而发展闪络。

2.2绝缘爬距和空气间隙不足

在高压开关柜的绝缘事故中，绝缘爬距和空气间隙不足是其中的一个主要原因，尤以电压作用下和运行电压下发生的相间电弧事故为最多。根据以往的大量案例进行分析之后发现，如果高压开关柜的绝缘强度处于较低的水平，绝缘等级较差，以及相关设备和材料的质量达不到相关的要求，绝缘事故就极有可能发生。在这一问题上，电气设备绝缘泄漏比距较小、绝缘薄弱等，都是高压开关柜的共同缺陷。尤其当系统出现了扰动情况，或者过电压较低时，绝缘闪络等事故就极易发生。

2.3设备制造质量和工艺缺陷

对高压开关柜来说，制造质量和装配质量会对高压开关柜的整体耐压性能产生明显的影响。比如，高压开关柜中的部分元件能够通过相关的耐压试验，可是在整体性能上却达不到标准，其中的原因主要在于设备制造质量和工艺缺陷。较差的装配质量，比如紧固螺丝不符合操作规则，在拧紧之后螺杆长出螺母的尺寸超过规定要求；支持瓷柱的紧固底板在支持瓷柱处未作特殊处理，这样一来，不但对绝缘距离产生了影响，还会使电场局部更加集中。此外，在高压开关柜设备中，相关的防范措施做得不到位，比如开关机械的联锁设计缺陷，使得合闸、分闸的位置未作明显的区分，致使在实际操作中出现错误操作，扩大事故的范围和影响力等。

2.4接触不良或容量不足，发热导致开关柜火灾

当接点接触不良或容量不足时，该处局部温度升高，严重时烧断该处导流部件，引起对地或相间弧光短路，造成绝缘闪络。

2.5雷电过电压引申造成开关柜绝缘件闪络

在电力系统，由雷云放电引起过电压造成开关柜爆炸事故时有发生。

三、高压开关柜绝缘防范对策

3.1严格执行规程

电力企业为做好防范技术措施，防止电气装置出现过电压故障，相关管理人员务必严格执行《电力设备过电压保护设计技术规程》以及《电业安全规程》的规定。此外，为避免操作人员出现误操作，严格在管理过程中坚持“两票三制”的原则，同时根据实际情况来调整预防性试验的时间，以保障各电气设备处于良好工作状态。

3.2加大绝缘爬距

注意控制保持合理的绝缘爬距，例如，环氧绝缘材料的爬距最小应为200mm，外绝缘爬距的最小距离为190mm。如绝缘子的绝缘性较低，应使用复合材料或瓷瓶绝缘子来替代。如高压开关柜所处外界环境有较多灰尘，可以将其中绝缘子更换为防污型。此外，在防止作业人员因带电装置暴露在外而造成伤害的同时，也为避免导电铝排铜排因有害气体或盐雾污闪而出现腐蚀，应对外绝缘爬距进行定期检验，其中应注意所用高压开关柜和其中电气装置满足该作业环境下的防污等级。

3.3选择合适的防护等级

常用的防护等级如下所述：IP2X能阻挡手指或直径大于12mm、长度不超过80mm的物体进入；IP3X能阻挡直径或厚度大于2.5mm的工具、

金属丝等物体进入；IP4X能阻挡直径大于1.0mm的金属丝或厚度大于1.0mm的窄条等物体进入；IP5X能防止影响设备安全运行的大量尘埃进入，但不能完全防止一般灰尘进入。

3.4严格执行安装技术规范，做好维护监控管理工作，防患事故于未然。

高压开关柜的金属骨架及其安装于柜内的高压电器组件的金属支架应有符合技术条件的接地，且与专门的接地导体连接牢固。凡能与主回路隔离的每一部件均应能接地，包括利用隔离开关切换到接地开关合上的位置来实现接地。每一高压开关柜之间的专用接地导体均应相互连接，并通过专用端子连接牢固。高压开关柜中各高压电器组件的隔板，一般是金属制成，与外壳具有相同的机械强度并接地。高压开关柜内的断路器、负荷开关、接触器及其操动机构必须牢固地安装在支架上，支架不得因操作力的影响而变形；断路器、负荷开关、接触器操作时产生的振动不得影响柜上的仪表、继电器等设备的正常工作。互感器安装的位置应便于运行中进行检查、巡视，且在主回路不带电时，便于人员进行预防性试验、检修及更换等。

3.5净化环境，封堵孔洞，严防潮气和小动物进入

应加装滤网和网栅等装置在抽风机或百叶窗结构中，以防止尘埃或小动物的进入，并起到通风和净化空气的作用。如环境中有较高湿度，应及时添加除湿装置。封堵利于潮气进入的柜体缝隙或孔洞，并用阻燃材料封堵电缆孔。此外，注意定期对设备进行维护，确保绝缘的状态符合正常工作的要求，以保障其各项参数符合运行的要求。

三、结束语

高压开关事故，多发于绝缘污秽、绝缘强度薄弱，过电压、误操作等原因，只有通过加强运行维护管理，及时处理事故隐患，及时更换不合格产品，才能提高设备健康水平，以确保安全发电、供电、用电。

参考文献：

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