35kV开关设备的异常放电现象分析与解决措施

35kV开关设备的异常放电现象分析与解决措施

[摘要]文章提出了55kV空气绝缘开关设备在运行中常见的几种异常放电现象问题，对其产生的原因进行了分析，并提出了相应的解决措施。 [关键词]35kV空气绝缘开关设备 异常放电现象解决措施 引言 上海捷星电器制造有限公司是一家专业生产高低压开关设备的企业。对以往生产的35kV空气绝缘开关设备，在运行中出现的异常放电现象，一直困扰着公司的设计和质检人员。由于在35kV开关设备中的异常放电现象往往是在设备运行一、二年以后才逐渐发生，而在出厂检查的工频耐压试验中往往发现不了，因此，不能’给公司以足够的重视，也使得此问题长期以来未得到很好的解决。后来作者对此问题通过咨询专家和公司内共同分析和验证，最后找出了原因，并找到了相应的解决措施。下面针对几例异常放电现象问题，作一些问题汇总、分析原因和解决措施。 1、几例异常放电问题 1.1 35kV高压设备在设计和制造时空气绝缘距离基本上按照规范要求，为什么在工频耐压当中还是会出现放电现象 1.1.1 原因分析 一是铜排加工粗糙有尖角和毛刺(见图1)，导致悬浮电位的产生。工频耐压时，悬浮电压提高，在高电场作用下就产生放电。如把导体放到电场中，由于静电感应的结果，在导体中会出现感应电荷，电荷在导体表面的分布情况，决定于导体表面的形状。导体表面弯曲(凸出面)愈大的地方，所聚集的电荷就愈多，比较平坦的地方，电荷聚集的就少。在导体尖端的地方(母排和元器件的毛刺)，由于电荷密集，电场很强，使空气分子发生电离而形成大量的自由电子和离子，在一定的条件下即可导致空气击穿，而发生“尖端放电”现象。 下面是铜排加工存在毛刺，在触头盒内放电现象(见图2)。 二是穿墙套管的安装孔和绝缘隔板上使用的金属螺栓布置不当等制造工艺上的缺陷，也会引起“尖端放电”现象。如穿墙套管的安装孔采用数控冲床加工，即用圆柱形冲头根据安装孔的尺寸，在钢板上依次冲一周而成(击冲)，两个相邻冲痕间就会出现尖角及毛刺，冲头越大，两冲痕的间距越大，则尖角也越大，此尖角和毛刺与该部位的起始放电电压有很大关系。若在运行电压下存在放电，就会对有机绝缘造成损伤，最终导致击穿，这也是为什么开关设备穿墙套管在法兰根部容易

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发生绝缘故障的原因。因此，认真处理好穿墙套管的安装孔的加工工艺是很重要的。 1.1.2 解决措施 制造过程中必须全面修整导体和柜体内壁上尖角、毛刺，调整螺栓位置。同时，质检人员必须严格把关，尽可能使电场均匀分布。 1.2 35kV主母排和柜间穿墙套管相交处，为什么出现轻微火花放电 1.2.1 原因分析 主母排和套管内侧处存在放电，原因是主母排和套管间存在空气间隙(见图3)，形成了很高的电位差(主母排电压为21kV，套管忽略感应电压，可视为地电位)。正常运行时，热缩套管绝缘良好，故无异常，但常时间运行后部分热缩套管绝缘老化，绝缘性能降低，导致穿墙套管内侧尖端部位与主母排之间的空气间隙击穿，主母排和套管内侧处产生间隙性放电。 1.2.2 解决措施 对于35kV开关设备内的套管选用，要求设计一是要满足GB12944.1《高压穿墙瓷套管技术条件》中的规定：35kV级套管的起晕电压不小于25.8kV，触头盒的PC值(局部放电)过大，一般应在10PC以下，如果超过50PC，这个触头盒便不能用。二是选型时注意用大爬距且带屏蔽措施的穿墙套管，这种套管内侧装金属屏蔽线，在主母排安装后，将主母排和套管采用该屏蔽线连接，使套管与母排之间保持等电位，消除柜内不均匀电场产生的放电现象。三是可以在套管内侧安装金属簧片，主母排穿过后通过金属簧片短接，消除电位差。四是主母排和套管内侧处加嵌高压绝缘胶泥，消除母线与套管之间的空气间隙，改善放电现象。五是注意套管表面尤其是边缘部分尽量平滑，避免存在毛刺、棱角等现象，使其尽量光洁。六是安装时注意主母排尽量在套管内居中，使电场分布趋向均匀。 1.3 梅雨季节为何发生的放电现象严重 1.3.1 原因分析 灰尘附在绝缘件表面，在干燥的时候，绝缘电阻仍很高，所以在干燥气候下不发生污闪。反之，绝缘件不脏污，它虽然受潮了，绝缘强度仍很高，这时也不发生污闪。如果污秽和潮湿同时存在于柜内绝缘件的表面，绝缘表面易产生凝露、附着污秽，极易形成爬弧，导致绝缘水平下降，进而造成污闪而导致放电。造成放电的第一个原因是环境条件的影响，梅雨季节空气潮湿，使污秽+潮湿污染了绝缘件表面。第二个原因是设计缺陷，断路器室和电缆室各配置1个100W加热器，配置太小，使潮湿凝露依然存在于绝缘件的表面，形成绝缘水平下降。所以设备运行的环境条件不足是导致设备发生绝缘闪络的主要原因(这可以从梅雨季节时发

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生的轻微火花放电，至梅雨季节后无此现象和放电声明显减轻可以证明)。所以设计时今后要特别注意这一点。 1.3.2 解决措施 停电维护时，将绝缘件表面全部用高浓度的纯酒精擦试干净，以此提高绝缘强度。再在断路器室和电缆室各加装配置1个150W加热器，使设备保持干燥。 1.4 35kV开关设备空气绝缘距离确保后，为什么不能用一般热缩套管 1.4.1 原因分析 对35kV开关设备的相对地及相与相之间的空气绝缘距离必须满足大干等于300ram。当采用SMC绝缘隔板时，带电体和绝缘板之间的最小空气距离不得小于60mm，缺点是绝缘隔板受使用环境影响很大，存在绝缘老化的问题。如固定螺栓与SMC板距离过近，正常运行时SMC柜表面清洁，放电现象不明显，但长时间运行后，SMC板表面积尘+潮湿，造成螺栓尖端部位与SMC之间空气间隙击穿，产生间隙性放电。当采用热缩套管时，带电体和套管之间的最小空气距离不得小于200mm，缺点是热缩套管同样存在绝缘老化的问题，就一般热缩套管局部出现放电现象时(见图4)，绝缘强度降低会更快，所以对35kV开关设备是不建议采用的。 1.4.2 解决措施 将一般热缩套管全部更换成瑞侃牌热缩套管，再紧固全部螺栓。同时安装时一定要确保正常的绝缘层不受破坏，不得损坏母排表面热缩套管的绝缘层。 2、结束语 由于35kV开关设备向小型化发展，使外形尺寸和柜内带电体之间的距离也随之缩小，电极之间的电场强度也将更加集中和不均匀，而且随着运行电压的升高将更加加聚，所以要求设计时除了需要考虑完善的五防联锁、温升、空气间隙、爬电距离、大电流的自然通风散热和避免涡流现象的发生或采用不倒磁材料等要求外，对35kV开关设计不能只考虑将在12kV的结构基础上简单放大，更要考虑由于运行电压的升高电场分布变化的问题。 放电现象往往很难用肉眼看得到，所以出厂验收和调试时要高度重视一次导电体与元件可能出现的电位差，如母线与套管、套管与柜体、母线与金属板和金属螺栓等，并严格控制一次导电体与绝缘件之间的距离，并从源头上进行消除。把好产品质量选型关，严禁工艺缺陷和技术不成熟的产品出厂。发布时间:2014-04-12 13:55 来源:《电气世界》 邹连华 作者:匿名

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