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我省10KV開關(guān)柜絕緣事故分析和反事故對策

文檔作者：周良才文檔來源：廣東省電力試驗(yàn)所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月19日
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一 寸美桓， 絕緣 ·
1 ，一 ，
我省l0kV開關(guān)柜絕緣事故
分析和反事故對策
廣東省電力試驗(yàn)所 了 7f、 7
廣東省的高壓開關(guān)工作在全省開關(guān)工
作人員的共同努力下，在省局和各供電局
領(lǐng)導(dǎo)的指導(dǎo)下，13年來取得了顯著的成績，
高壓開關(guān)的事故率已有較大幅度的降低，
為確保系統(tǒng)的安全發(fā)供電作出了巨大的貢
獻(xiàn)．表1為廣東省近年來開關(guān)事故變億的
統(tǒng)計(jì)．但以1982年的事故率排列，在全國
處于第l7位．至1989，1990年，我省開關(guān)
事故率仍在Q2次／百臺·年上下波動，而
先進(jìn)的省區(qū)開關(guān)事故率已連續(xù)多年保持在
01次／百臺一年以下．如遼寧省1990年開
關(guān)事故率為0．025次／百臺一年，浙江為0．05
次／百臺一年，均處于國內(nèi)先進(jìn)水平．可見
廣東省高壓開關(guān)工作還有許多闖題需要我
們?nèi)ソ鉀Q．本文著重就10kV開關(guān)柜的絕
緣狀況作一些分析并提出改進(jìn)意見，以期
引起大家進(jìn)一步深人掇討．
寰l 戎省近年開美事故宰統(tǒng)計(jì)
年份 開美 lOkV
總臺散 開關(guān)敷
1991 9 6 15／13 Ql57，0．191
向百自卑
I990 8 6 6033 24／14 Q281／0．232
19靜 7424 姍 n／io Q148／0．LO7
l9荔 倒 4291 15／9 n趨8／0 21
19~'7 5609 3799 15／8 O 217／0 211
1馳6 4897 3304 l2，5 0．245／0 151
l985 4010 2 8 IS／7 0．374，o．26I
1 絕緣事故統(tǒng)計(jì)
我省1985～ 1991年高壓開關(guān)事故共
107次，其中10kV開關(guān)事故為66次，占總
事故次數(shù)的61．68％，其中絕緣事故有21
次，占31．8％ 觀 ．絕緣事故中園外絕緣
閃絡(luò)湘同閃絡(luò)，雷擊時閃絡(luò)造成事敞損壞
開關(guān)的有19次，占 鷯％，占絕緣事故的
大部分．其余2次為開關(guān)內(nèi)絕緣油漏光，
在分?jǐn)鄷r不能滅弧引起燒毀．
表2 1985— 1991年廣求開關(guān)事故統(tǒng)計(jì)
年 度 85 86 87 88 B9 90 9I 小計(jì)
事故趺敷 I5 12 I5 l5 ll 24 I5 107
10 事故
敬數(shù) 7 5 8 9 lO 14 13 66
10W鮑綽
事故次數(shù) 0 O 3 2 3 B 5 21
若以1990～ 199l兩年的情況來看，
10kV開關(guān)柜的事故多散為手車柜事故，
有21次，占77．7％，其余為固定柜事故，其
事故分類情況如表3． 由表可見，近年來
10kV開關(guān)事故不僅事故次數(shù)較多，而且
其中絕緣事故的比例上升，占鷯．1％ ，其次
是手車柜的隔離觸頭接觸不良導(dǎo)致電弧或
絕緣閃絡(luò)燒毀開關(guān)占相當(dāng)大的比側(cè)．
而小動物爬人開關(guān)柜造成短路燒毀開關(guān)柜
的事故所占比傭雖然不大，但年年都有，危
害甚大，不容忽視．
2L
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寰3 1990～ t99I卑10KV開美柜事故分類統(tǒng)計(jì)
2 事故的特點(diǎn)
21 大燒連營 的現(xiàn)象不僅發(fā)生在手車
式開關(guān)柜，而且也發(fā)生在敞開式的周定
柜． 是造成損失最嚴(yán)重的惡性事故。如
抄角A 廠廠用電母線n 2—10(配
SN10-10 H開關(guān)，上海華通開關(guān)廠)在啟
動給水泵時，因隔離觸頭接觸嚴(yán)重不良產(chǎn)
生過熱使觸頭融化'導(dǎo)電性煙氣導(dǎo)致相同
閃絡(luò)，電弧在電動力作用下吹向末端負(fù)荷
端，較長時間燃弧燒毀末端4個開關(guān)柜．
而汕頭東墩站GG一1A(配柳開SN10-10
Ⅱ 開關(guān)，廣州高壓電器廠)在一次開關(guān)事
故中，高壓室19面柜燒壞了17面，其中5
面柜嚴(yán)重?fù)p壞，2號變因開關(guān)操作電源在
事故中中斷未能切斷高壓側(cè)電源而短路燒
毀．
22 手車柜隔離觸頭接觸不良導(dǎo)致電弧故
障占手車柜事故的3&amp;amp;09％。隔離觸頭質(zhì)
量不良已成為手車柜事故的主要原因之
23 無論敞開式周定柜還是手車式開關(guān)柜
外絕緣簿弱是事故開關(guān)柜的共同特點(diǎn)。這
些開關(guān)柜的支持絕緣子多數(shù)爬距為140～
145mm,個別的僅為13t~nm,這種絕緣狀
況，在系統(tǒng)稍有擾動不高的過電壓下即產(chǎn)
生外絕緣閃絡(luò)，導(dǎo)致相間電弧燒壞開關(guān)
柜．
Z4 酚醛環(huán)氧玻璃絕緣子在正常運(yùn)行電壓
下發(fā)生閃絡(luò)，導(dǎo)致10kV母線相間短路燒
毀開關(guān)柜。兩次事故為同一個廠產(chǎn)品，在
同一安裝地點(diǎn)，開關(guān)均處于分lIl匾狀態(tài)，兩佃I
隔離刀閘合上．開關(guān)處于帶電備用。兩次
事故開關(guān)的投運(yùn)時間均為3～ 4個月．
3 絕緣事故原因分析
10KV開關(guān)柜13次絕緣事故中，在不
甚高的過電壓作用下或運(yùn)行電壓下發(fā)生閃
絡(luò)產(chǎn)生相間電弧事故計(jì)有11次，占總數(shù)的
84．6％ ，從大量的事故實(shí)例分析發(fā)現(xiàn)絕緣
簿弱，絕緣程度小是事故的根本原因．絕
緣簿弱主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
a不少開關(guān)柜支持絕緣子的爬距只有
140～ 145mnk個別的為13o～ 135mm,
按泄漏比距計(jì)算則分別為l_333～
l_38cm／kV及1．24～ L29~ ／kV,遠(yuǎn)低于
發(fā)電廠、變電站I級污穢所要求的比距
(中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)為Z0cm／kV,中
性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)為1．7cm／kV)．
長期以來，開關(guān)柜設(shè)計(jì)人員把開關(guān)柜
的工作條件理想化了，以為它不受外界大
氣濕度、環(huán)境污染等影響． 實(shí)際上通過事
故調(diào)查證明，開關(guān)柜不論是敞開式的還是
手車式的，均受環(huán)境．氣候的影響，經(jīng)過一
段時間的運(yùn)行后手車柜內(nèi)同樣會積塵，甚
至蜘蛛也在柜內(nèi)布絲結(jié)網(wǎng)，在霉雨季節(jié)到
來時柜體及絕緣表面也會出現(xiàn)凝露滴流
現(xiàn)象． 在廣東某些地區(qū)，雨季到來時相對
濕度可高達(dá)95％ ～ 98％，長時問砰i雨連綿
的天氣一般都持續(xù)一個多月，而過去生產(chǎn)
的開關(guān)柜從未進(jìn)行過凝露和污穢條件下的
絕緣試驗(yàn)． 即使在氣候干燥寒冷的省區(qū)，
每年也有一段相對濕度較大的季節(jié)，如北
京地區(qū)也發(fā)生過6起絕緣扳或絕緣子沿面
閃絡(luò)事故，占總事故的26％ ．華北所對此
進(jìn)行了人工凝露試驗(yàn)，證明了各無件的露
閃電壓值(見表4示)均太大低于10kV開
關(guān)柜在凝露條件下工頻耐受電壓42kV的
要求．
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寰4 GFC一15P型手車柜元件凝露試驗(yàn)齲果
元件名稱 村質(zhì) 有效肥匪 露閃電壓
kV
隔離開關(guān)地量亍 蹙 I ∞
套管 甓 125 笠
開關(guān)撮作輯 環(huán)氧板 30
干式電波互感囂 環(huán)氧澆注 135 ∞
開技柜絕馨子 瓷 i38 34
h 開關(guān)柜內(nèi)對地絕緣距離和相問絕緣
距離均小于j25rnn1的要求，有些開關(guān)柜僅
得7o～ 95ram。
c．環(huán)氧澆注電流互感器和酚醛環(huán)氧玻
璃絕緣子質(zhì)量差． 與瓷絕緣相比。該類絕
緣增承性差，表面較扭糙，易積塵受潮。在
運(yùn)行電壓下產(chǎn)生嚴(yán)重的爬電，最終發(fā)展成
對地閃絡(luò)．
我們在分析開關(guān)事故時，往往把事故
原因側(cè)重于過電壓高、系統(tǒng)電容電流大等
因索，這樣就掩蓋了事故的根本原因．
在1 V中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，最
常見的是鐵磁諧振過電壓和弧光按地過電
壓．眾所周知，基波和高次諧振共振過電
壓幅值很少超過3U ，對正常絕緣不構(gòu)成
威脅；分頻諧振由于頻率為工額的一半，主
要的問題是使電壓互感器鐵芯過飽和發(fā)熱
燒毀，而過電壓幅值一般不會超過2U ．
在接地故障中弧光接地過電壓是最嚴(yán)
重的一種過電壓現(xiàn)象。長期研究和測量表
明，弧光接地過電壓的最大值不超過
3．5U ，一般在3U． 以下．對有較大絕緣
度的l0kV系統(tǒng)基本上不具有危險性．
但是電網(wǎng)的運(yùn)行條件是復(fù)雜多變的。
如氣溫、濕度、污穢的影響，元件絕緣材料
的老化等形成了絕緣弱點(diǎn)，這些絕緣弱點(diǎn)
正是上述幾種過電壓的打擊對象．大量的
事故實(shí)例是在系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障，
并誘發(fā)了多點(diǎn)對地或相問閃絡(luò)，最終發(fā)展
成為相問電弧故障時產(chǎn)生的． 若以3～
3．5 U0m 計(jì)算，則過電壓充其量不過是
2n9～ 24．4kV． 所 事宴告訴我們不是
過電壓太高，而是有些開關(guān)柜絕緣太簿弱，
和要求的絕緣水平42lcV相差太遠(yuǎn)．
我省10kV系統(tǒng)中很少裝用消弧線圈，
近年來電網(wǎng)擴(kuò)大。特別是電纜使用較多。使
電容電流增長超過了白熄電流上限值30A,
接地電弧不能白熄。此時過電壓相當(dāng)于金
屬性故障接地，健全相電壓將升高到
u。．如果單相接地發(fā)生在開關(guān)柜內(nèi)。由
于電弧迅速拉長，并隨熱氣流上升。旋即發(fā)
展成相問放電，另外，電弧產(chǎn)生的強(qiáng)烈游離
氣體和金屬蒸汽。使正常能耐受42kV試
驗(yàn)電壓的空氣間隙或絕緣表面在√ U。電
壓下閃絡(luò)放電，發(fā)展為相問電弧故障．一
旦生成相問短路弧光放電。電弧在強(qiáng)大的
電動力推動下迅速吹向負(fù)荷端，最終停留
在母線的未端燃弧，直到保護(hù)動作為止。
所以在 大燒連營 時未端的幾個拒往往
被電弧燒得開關(guān)跌落，母線燒斷， 償 不
忍睹．
造成事故擴(kuò)大的原因主要有三條．首
先，由于開關(guān)柜母線窒是連通的，當(dāng)一個間
隔故障時，電弧侵犯鄰柜造成 火燒連營 ：
其次，繼電保護(hù)整定配臺不盡臺理，保護(hù)動
作時間過長造成電弧損害加重；最后一個
原因則是高壓電強(qiáng)故障時引起保護(hù)損壞或
直流電源故障。造成保護(hù)失靈，短路長時間
不消失，整個高壓室?guī)缀跛械拈_關(guān)柜均
燒毀，最后連主變l0l(V低壓架空母線都
被弧光燒斷，直至越級跳閘，拄往連主變也
被長時間短路所損壞．類似事故我省已經(jīng)
發(fā)生了5次．
4 反事故對策殛開關(guān)柜改造的重點(diǎn)
能源部及機(jī)電部聯(lián)臺下達(dá)的 關(guān)于
1 V高壓開關(guān)柜絕緣驗(yàn)證及改進(jìn)工作的
通知 肯定了華北電力試驗(yàn)研究所所作的
1OkV開關(guān)拒絕緣驗(yàn)證及改進(jìn)方案的成果，
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明確要求各制造單位應(yīng)采用這一成果，根
據(jù)用戶需要派出或增加適用于潮濕氣候和
污穢條件下的產(chǎn)品品種，在未批準(zhǔn)適用于
潮濕地帶的開關(guān)柜補(bǔ)充技術(shù)條件前，可參
照這一成果對改裝產(chǎn)品進(jìn)行凝露試驗(yàn) ．
。各運(yùn)行部門可根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、環(huán)境條件
對已運(yùn)行的開關(guān)柜進(jìn)行絕緣改造，以提高
電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平，各制造廠應(yīng)予配
合 ．
在弄清了絕緣事故的根本原因及事故
擴(kuò)大的原因后．對癥下藥，有的放矢地改造
絕緣簿弱的開關(guān)柜，將可以取得事半功倍
的效果．
4．1 鮑緣改造的重點(diǎn)
41．1 加大全部外絕緣的爬距
電瓷產(chǎn)品外絕緣爬距不得小于
195nm'g 環(huán)氧絕緣材料的不得小于
205ram． 這項(xiàng)改造是最基本的最易實(shí)施
的． 這些元件包括開關(guān)、隔離開關(guān)及母線
支持絕緣子、導(dǎo)線套臂、隔離插頭座．電流
互感器．開關(guān)操作拉桿等等．對于運(yùn)行經(jīng)
驗(yàn)證明絕緣可靠性低的酚醛環(huán)氧類絕緣子
應(yīng)全部更換為符合要求的瓷絕緣子．這種
做法與線路防污調(diào)爬工作是一致的，從根
本上加強(qiáng)了絕緣，使得在凝露或污穢的情
況下都不致發(fā)生沿面閃絡(luò)．
41．2 嚴(yán)格控制相問及對地空氣間隙，不
得小于125mm． 對于柜體尺寸較小，不能
保證相間空氣間隙為125mm者，采用復(fù)合
絕緣結(jié)構(gòu)時要注意絕緣材料介電常數(shù)的配
合，絕緣隔板每側(cè)的空氣間隙不得小于
30ram． 絕緣隔板必須采用耐壓性能好，
不吸潮，耐老化，阻燃的材料加工而成，主
要有SMC和PCQ兩種．
對新訂購的柜，不能達(dá)到上述絕緣要
求的應(yīng)一律禁止裝用，應(yīng)與廠家交涉退
貨．
41_3 母線加阻燃熱縮絕緣套，母線室全
24
部接頭部位加套阻燃絕緣罩，絕緣套本身
應(yīng)耐受2．0 Uo的交流耐壓，絕緣拉桿全部
套裝爬距達(dá)到205mm的阻燃硅椽膠套．
此罩主要為防止小動物爬入柜內(nèi)造成短
路，也可防止因煙氣、游離氣體進(jìn)入時空氣
間隙絕緣降低造成的弧光短路．
t2 防止事故擴(kuò)大的措施
421 對手車柜進(jìn)行全封閉改造． 目前有
用金屬板加環(huán)氧穿墻套臂封閉和用阻燃
PCQ板封閉兩種，都還有待較長期運(yùn)行，
特別是事故狀態(tài)的考核．其功能主要是防
止電弧和游離氣體順母線通道吹出波及鄰
柜．
柜底也實(shí)行封閉，進(jìn)出線電纜孔均應(yīng)
用阻燃材料封堵，防止小動物鉆入．
4_22 二次線全部穿阻燃臂或金屬管，防
止下弧和高溫侵襲二次線造成保護(hù)失靈．
t3 其它反事故措施
4．3．1 盡量縮短繼保動作時間，力爭減少
電弧故障造成的損失．過流速斷或復(fù)合過
流保護(hù)的時間控制在 5～ 1秒蹦內(nèi)．
4．3．2 采用合理的中性點(diǎn)接地方式
當(dāng)流過故障點(diǎn)的電容電流超過自熄電
流上限值30A時，中性點(diǎn)應(yīng)經(jīng)消弧線圈接
地，以補(bǔ)償接地電流，使流過故障點(diǎn)的殘余
電流小于lOA,接地電弧能迅速自熄，消除，
間隙性弧光接地過電壓，使電網(wǎng)迅速恢復(fù)
正常運(yùn)行． 由于消弧線圈的存在，使電弧
自熄后恢復(fù)電壓上升速度很慢，電弧燃滅
后即不易發(fā)生重燃．但由于絕緣弱點(diǎn)的存
在，故障點(diǎn)的絕緣恢復(fù)強(qiáng)度也會降低；或者
由于運(yùn)行方式的改變而造成脫諧度過大，
因此仍然可能產(chǎn)生弧光接地過電壓． 但這
種情況下過電壓幅值一般不超過2．3U ，
且產(chǎn)生的概率比中性點(diǎn)不接消弧線圈時要
低得多． 由于自動調(diào)諧消弧線圈的出現(xiàn)，
上述情況將會得到較大的改善．
為了消除弧光接地過電壓，另一個辦
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， 首穴框， 絕緣， 改迄
沙角A電廠3號機(jī)6kV廠用電
開關(guān)柜絕緣改造
沙角A電廠 fJ7／
我廠3號機(jī)6kV廠用電開關(guān)柜是華通
開關(guān)廠產(chǎn)品，型號JⅥ 一10高壓手車式
開關(guān)柜，配用SN10-10Ⅱ 型小車開關(guān)，整
個柜體分設(shè)主母線室、手車開關(guān)室、電纜
室、儀表室及小母線室等． 主母線橫穿各
柜的主母線室，柜與柜之間沒有隔板隔開，
其余各室用鋼板或易燃絕緣板隔開，開關(guān)
柜外形如圖1所示． 該產(chǎn)品是按0類地
區(qū)設(shè)計(jì)的，不適合有污穢、凝露環(huán)境使用．
這種開關(guān)柜一次帶電體全部裸露，瓷瓶及
電流互感器爬距不足，一旦一次系統(tǒng)發(fā)生
單相接地或出現(xiàn)操作，諧振過電壓時，易造
成沿面放電或閃絡(luò)，導(dǎo)致母線短路，以及電
弧引燃易燃絕緣件所產(chǎn)生的游離氣體向鄰
柜擴(kuò)散，從而擴(kuò)大事故．
我廠3號機(jī)6kV廠用電Ⅲ B段就曾
法是采用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地或直接接地方
式，一旦發(fā)生接地故障即產(chǎn)生較強(qiáng)的短路
電流，由斷路器迅速切除故障線路．
兩種接地方式各有利弊，應(yīng)該因地制
宜，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后臺理選用，不要強(qiáng)
調(diào)某一種方式而停用另一種方式．
4．3．3 加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，進(jìn)行定期清掃和預(yù)
防性試驗(yàn)，特別是要加強(qiáng)對手車柜隔離插
頭的檢查． 有些單位已在柜后開窗口，在
靜觸頭伸長段上帖示溫蠟片加強(qiáng)監(jiān)視． 因
為開關(guān)柜絕緣改造并未涉及觸頭接觸不良
的改進(jìn)，對已運(yùn)行的設(shè)備，特別是負(fù)荷重的
發(fā)生了一次事故，燒毀了幾個開關(guān)柜． 下
面是事故的簡單情況：
我廠3號機(jī)嗣【V廠用電開關(guān)柜是l9呂9
年8月份投運(yùn)的，Ⅲ B段開關(guān)柜平面布置
如圖2所示．
1990年6月25 El凌晨汽機(jī)啟動3號
機(jī)乙給水泵開關(guān)時，燈光暗，警鈴及事故喇
叭響，廠用 V母線失壓，3號發(fā)電機(jī)跳
閘． Ⅲ B段6，7、8、9號開關(guān)柜著火． 事
故后檢查，發(fā)現(xiàn)著火開關(guān)框的母線聞隔完
全燒壞，支持瓷瓶炸碎，主母線嚴(yán)重過熱變
形，分支母線皺電弧燒熔，其中6號柜燒損
最嚴(yán)重，小車開關(guān)也燒壞報廢，A，B，C 三
相母線邊沿地方有很多等距離的電弧燒傷
斑點(diǎn)．經(jīng)省局及中試所有關(guān)專家與現(xiàn)場的
同志共同分析，一致認(rèn)為事故的起因在∞
開關(guān)柜，在有停電機(jī)會時，應(yīng)拉出檢查觸頭
發(fā)熱情況，必要時應(yīng)作打磨處理，或加涂導(dǎo)
電膠改善觸頭接觸狀況．
4．3．4 改善高壓室的環(huán)境條件，如對通風(fēng)
窗加裝多層空氣濾網(wǎng)(類似空調(diào)設(shè)備所裝
之濾網(wǎng))，降低進(jìn)入開關(guān)室的灰塵量，凈化
通風(fēng)，防凈污閃；加裝吸濕機(jī)，在室內(nèi)濕度
超過80％ 時啟動吸濕；在框內(nèi)加裝濕敏元
件，在柜內(nèi)濕度超過定值時自動起動加熱
器；母線室安裝加熱器等．
參考文獻(xiàn)(路)
n ，
2

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