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高壓開關櫃的故障(zhàng)特征及原因分析

發(fā)布時間:2020-06-24 13:55:58人氣:

10kV開關櫃是直接麵向用戶的(de)而且數量最(zuì)多的設備,廣泛應用(yòng)於各個變電所和帶有直配供電的電廠,它安全可靠(kào)運行(háng)關係到(dào)整個電網的安全和供電的質量,在電力係統中占有舉(jǔ)足輕(qīng)重的地位。隨著電網的不斷發展擴大和對供電可靠性要求的不斷提高,10kV開關櫃安全可靠運行的(de)問(wèn)題越來越受到重視。從完整概念角度來說,開關櫃由高(gāo)壓斷路器、互感器、接地開關、隔離開關、負荷(hé)開(kāi)關、高壓熔斷器、接觸器及控製、保(bǎo)護、測量、調整裝置,內部連接件、附件、外(wài)殼和支持(chí)件組(zǔ)成的成(chéng)套配電裝置。因此,開關櫃是一種綜合(hé)性的成套(tào)設備(bèi),型式多(duō)樣種類繁多,其中的各個環節都可能引起缺陷和故障。

1989-1997年開關櫃故障統計結果
圖1為中國電科院(yuàn)統計1989-1997年間開關櫃故障(zhàng)情況,可見絕(jué)緣(yuán)故障和載(zǎi)流故(gù)障約占開光櫃總故障的44%。
1992-2002年廣東電網開關櫃故障統計
圖2為1992-2002年間廣東電網開關櫃故障統計結果,可見絕緣故障和載流故障約占開(kāi)光櫃總(zǒng)故障的66%。
   
因(yīn)此說明開關(guān)櫃故障(zhàng)的主要形(xíng)式是絕緣故障和載流故障,而絕緣故障和載流故障都(dōu)與放電存在密切的關係。實踐表明,局部(bù)放電是導致開關櫃絕緣老化和絕緣故障的主(zhǔ)要原因,在絕緣故障(zhàng)的潛伏期都是通過局部(bù)放電表現出來的(de)。

局部(bù)放電既是征兆,也是造成絕緣劣化的重要原因。電力設備在出廠之(zhī)前都會進行一係列常規的試驗,但常規的非耐壓和耐壓試驗難以發現局部放電這類絕緣缺陷。設備發生局部放電時,開始隻分散地發生在微小的局部範圍,並不對設備耐壓水平構(gòu)成威脅,
幾乎不會(huì)引起絕緣(yuán)的貫穿性擊穿。但是,在放電過程中會產生具有導電性和化學(xué)活(huó)性的物質,這些物質會(huì)使絕緣物氧化、腐蝕,繼而擴大缺陷,進一步加劇(jù)局部放電。同時局部放電還會引起放(fàng)電點附近或絕緣物的異常溫升,使絕緣老化、破壞。如果在(zài)正常工作電壓下已發生小範圍的放電,久而久之,缺(quē)陷(xiàn)隨著時間越來越大,直至絕緣物被擊穿。因此(cǐ),局部(bù)放的電將導致電力設備絕緣的(de)劣化(huà)和缺陷的惡性循壞,嚴重(chóng)時甚(shèn)至會導致絕(jué)緣事故。

檢測(cè)開關櫃局部放電可以避免電力設備在運行中發生突發性絕(jué)緣損壞(huài)事故。從局部放電機理(lǐ)出發,根本原因的介質(zhì)內部或表(biǎo)麵電場強度過高。開關櫃絕緣故(gù)障主要表現(xiàn)為表麵汙穢爬電、絕緣(yuán)缺陷對地或相間閃絡擊穿、雷電過電壓閃(shǎn)絡擊穿、套管閃絡、爆(bào)炸、瓷瓶斷裂等。導致這些故障的因(yīn)素可能(néng)來自設(shè)備本身,也可能是受運行狀態和環境條(tiáo)件的影響,主要原因(yīn)是(shì)空間間隙小(xiǎo)、絕緣(yuán)水平低、櫃內潮濕等惡劣環境條件,具體原因(yīn)分析如下(xià):

1)爬距太短、空間(jiān)太小,導致絕緣強度不足。絕緣強度不足是(shì)導致開關櫃絕緣損壞的根本原因。開關櫃內設備眾多,生產廠家又為了追求開關櫃的尺寸,使(shǐ)得開關櫃內設備越來越緊湊,導致爬距(jù)及空間間隙不夠,絕緣裕度減小,並大幅度地減小(xiǎo)相間距離、對地距離,這就容易引(yǐn)起相(xiàng)間、對(duì)地(dì)絕緣的閃絡(luò)擊(jī)穿。

2)設備本身質(zhì)量差,裝配工藝不良。由於製造廠家技術粗糙,生產的電力設備(bèi)可能絕緣材料不均勻(yún)、內部(bù)存在空洞和雜質、導體表麵存在凸出部等,都可(kě)能使設備發生局部放電,這在設備出廠的例(lì)行常規耐壓(yā)試驗中可能不會發現。並且(qiě)開關櫃內各器件、母線、支撐絕緣子等設備都是到現場後才安(ān)裝到櫃內組成(chéng)一個(gè)整體,單獨器件出廠(chǎng)時例(lì)行(háng)試驗不存在問(wèn)題,但安裝成整體後,加(jiā)之可能裝配過程中存在瑕疵,使其(qí)絕(jué)緣強度以(yǐ)及耐壓水平(píng)下降,可能造成開(kāi)關櫃運行一段時間後就出(chū)現絕緣方麵的故障。如在安裝過程中出現尖端毛刺(cì)或刮傷,螺杆不規則緊固螺母後長出過多,這樣不僅造成電場的局部集中,而且降低了絕緣性能。再如,裝配疏忽,造成絕緣板與導電體之間固定不牢固,開關多次(cì)操作後發生鬆動,在操作振動衝擊(jī)後,引發間歇性放電。

3)開關接觸不良或容量不足,導致發熱甚至起火。當開關接觸不良或容(róng)量不足時,會導致該處局部溫升,嚴重時燒斷該(gāi)處載流部,引起對地或相間(jiān)閃弧,造成絕緣閃絡。

4)環境(jìng)條件的影響。開關櫃(guì)運行的環境條件差是導致開關櫃發(fā)生絕緣閃絡的主要原因。大氣受到汙染後,空氣中(zhōng)含有各種酸、堿、鹽(yán)、氨、重金屬微粒、灰塵等汙(wū)染物(wù),這些汙染物(wù)降落到裸露在空氣中的絕緣子、套管(guǎn)及母線表麵,日積月累形成一件“灰衣”。在幹燥情況下(xià),絕緣子表(biǎo)麵汙層(céng)電阻仍然很大,對閃絡(luò)電壓沒多(duō)大影響,不會發生汙閃。清潔水的電阻也很高,如果絕(jué)緣子沒被汙染,就算空(kōng)氣濕度很高,它的絕緣強度依然很高,此時也不發生汙閃。因此,造成汙閃事故的原因應綜合汙穢和潮濕兩個因素。一般情況下,絕緣子或母線在持(chí)續較長幹旱氣候下積汙較(jiào)多,隨著空氣(qì)濕度增高,或(huò)在雨、霧、露、雪等(děng)不利氣候條件下,汙穢被充分濕潤,其表麵電(diàn)導劇增(zēng),使絕緣子泄漏電流急劇增加,絕緣(yuán)子閃絡電壓大大(dà)降低,甚至可能(néng)在工作電壓下發生閃絡。
   
5)雷擊過(guò)電壓造成開關櫃閃絡。運行狀(zhuàng)態異常也常導致設備故障(zhàng),如運行過(guò)電(diàn)壓、諧波畸變、雷電波衝擊等。雷擊過(guò)電壓包括(kuò)直(zhí)擊雷過電壓和感應過電壓,直(zhí)擊(jī)雷一般(bān)是負極性,感(gǎn)應過電壓一般是正極性的,它們的峰值很高,可達數千kV。雷擊過電壓擊中杆塔或輸電(diàn)線路,可能導致導線對地(dì)或相鄰兩相(xiàng)間(jiān)絕(jué)緣發生閃絡,且行波沿線路進入變電站還可能導致開關絕緣擊穿,產生放炮現象。在電力係統中,尤其(qí)是多雷地區,由雷雲放電引起過電壓造成開關櫃閃絡(luò)的事情時有發(fā)生,也是引起(qǐ)開(kāi)關櫃(guì)絕緣故障的重要原因之一。

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