某电网公司35kV开关柜受潮放电情况及整治方法介绍

某电网公司电力科学研究院某电网公司公司生技部2014年6月某电网35kV开关柜受潮放电情况及整治方法介绍目录主要内容设备运行评述放电原因及整治措施概述主要厂家调研情况35kV开关柜由于其占地空间小、安装简单其节约用地等优点，部分取代了传统的敞开式开关设备，在某电网得到一定程度的广泛应用。但实际运行中诸多问题不断凸显，例如设计缺陷、安装缺陷（电缆）以及防潮等，已严重影响到电网的安全稳定运行。其中，又以防潮问题尤为突出，近年全省多处连续出现多个变电站发生不同程度的35kV高压开关柜受潮放电现象。为此，2014年开展了35kV开关柜受潮放电专项工作运行背景Ⅰ概述目录主要内容设备运行评述主要厂家调研情况放电原因及整治措施概述Ⅱ设备运行评述1、设备规模截至2014年2月初，某电网公司共13个地市供电局合计697面35kV高压开关柜在运分布于52座110kV变电站和44座35kV变电站中。Ⅱ设备运行评述2、设备类型移开式（KYN）的数量占绝大多数，有585面，占84%；其次是固定式（XGN），有111面，占16%；GG1A型的老旧开关柜仅有1面。Ⅱ设备运行评述3、厂家分布35kV高压开关柜基本全部是国产的，数量高达658面，占94%；合资开关柜主要是由厦门ABB、施耐德和东芝白云生产，只有39面，仅占6%；没有进口的35kV高压开关柜。Ⅱ设备运行评述3、厂家分布35kV高压开关柜投运数量最大的制造厂家是某必达，其次从高到低分别为某金晖隆、许继电气、广州白云电器、湖南开关有限责任公司、陕西立元、常州太平洋等。这7家厂家占了全省总量的77%。Ⅱ设备运行评述4、投运年限均为近15年内投运2009~2012年间投运的数量最多，有465面，占比高达67%；其次是2004~2008年间投运的，有164面，占24%；2013年新投运38面，占5%。理论上本应处于全生命周期的青壮年阶段，即“浴盆曲线”的平稳期（低缺陷率）。但实际运行却是由于受潮放电导致的击穿短路、紧急缺陷、局放超标等故障高发，严重影响到电网安全稳定运行。Ⅱ设备运行评述5、放电情况35kV某电网的35kV高压开关柜近3年发生的击穿短路事故、受潮放电紧急缺陷、局放超标等各类与受潮有关的故障共41起，故障率高达5.9次/百面。这41起受潮放电故障发生在河源、惠州、揭阳、茂名、梅州、清远、韶关、阳江、云浮等9个供电局，占有35kV高压开关柜运行的供电局总数的69%；分布在34座变电站，也占到有35kV高压开关柜运行的变电站总数（96座）的35%。可见35kV高压开关柜的受潮放电具有很大普遍性，这与其制造质量、运行环境和运行维护水平有很大关系。Ⅱ设备运行评述6、柜体类型分析开关柜的结构形式对受潮放电影响巨大：几乎全部是发生在移开式开关柜中，固定柜仅1起。固定柜结构尺寸大，空气净距远大于标准要求，绝缘裕度大；且结构简单、绝缘件少，无容易受潮放电的触头盒这一绝缘件移开柜尺寸小、结构复杂，空气净距很多不满足标准要求(300mm)，而是将热缩套和绝缘挡板等作为主绝缘的一部分，绝缘裕度小，且绝缘件多，绝缘件的技术发展水平（有/无屏蔽）和质量极大影响到开关柜的质量Ⅱ设备运行评述6、厂家分析35kV高压开关柜整个行业的制造质量水平不高，各厂家产品受潮放电的次数及故障率普遍较高故障次数：许继电气某金晖隆湖南开关故障次数远高于其他厂家故障率：湖南开关许继电气常州华润由高到低前三位综合考虑：某必达运行情况良好投运量大故障次数和故障率最低湖南开关许继电气质量问题最为严重必须引起高度重视目录主要内容设备运行评述主要厂家调研情况放电原因及整治措施概述1、金晖隆目前主要有三种型号的35kV开关柜，为落地式KYN61-40.5型、中置式KYN58-40.5和固定式XGN2-40.5，受潮放电集中在移开柜。Ⅲ主要厂家调研情况KYN61-40.5型开关柜（落地式）宽*深*高/mm1400*2800*2600母线室宽*深*高/mm1400*1080*1160排列方式品字型最小空气净距/mm相对地300相间275其它无绝缘板断路器室宽*深*高/mm1400*1200*2600最小空气净距/mm相间中心距350梅花触头间最近距离210其它无绝缘挡板注：运行时断路器小车触臂及梅花触头插入静触头盒，构成复合绝缘。电缆室宽*深*高/mm1400*1600*1265最小空气净距/mm270其它加装绝缘板注：电缆室分支母排空气最小空气净距不满足大于300mm的要求，加装了绝缘挡板。1、金晖隆目前主要有三种型号的35kV开关柜，为落地式KYN61-40.5型、中置式KYN58-40.5和固定式XGN2-40.5，受潮放电集中在移开柜。Ⅲ主要厂家调研情况KYN58-40.5中置式开关柜（典型电缆进出线柜型）宽*深*高/mm1400*2600*2500母线室宽*深*高/mm1400*1300*1210排列方式品字型最小空气净距/mm相对地325相间265其它无绝缘板断路器室宽*深*高/mm1400*1300*2220最小空气净距/mm相间中心距350梅花触头间最近距离230其它无绝缘板注：运行时断路器小车触臂及梅花触头插入静触头盒，构成复合绝缘。电缆室宽*深*高/mm1400*1300*1290最小空气净距/mm270其它加装绝缘板注：电缆室分支母排空气最小空气净距不满足大于300mm的要求，加装了绝缘挡板。1、金晖隆目前主要有三种型号的35kV开关柜，为落地式KYN61-40.5型、中置式KYN58-40.5和固定式XGN2-40.5，受潮放电集中在移开柜。Ⅲ主要厂家调研情况XGN2-40.5固定式开关柜（典型电缆进出线柜型）宽*深*高/mm2020*3200*3600母线室宽*深*高/mm2020*1860*1800排列方式一字型最小空气净距/mm相对地380相间360其它无绝缘板断路器室宽*深*高/mm2020*1550*1800最小空气净距/mm相间中心距/梅花触头间最近距离235其它加装绝缘板注1：断路器室内采用普通断路器的，裸露接线板间空气净距小于300mm，加装了绝缘挡板；注2：断路器室内采用固封极柱断路器的，本身就构成复合绝缘，且裸露接线板间空气净距大于300mm，无绝缘板。电缆室宽*深*高/mm2020*1650*2800最小空气净距/mm400其它无绝缘板1、金晖隆该厂家移开柜受外形尺寸的限制，无法满足最小空气净距不小于300mm的要求，采用绝缘热缩套作为复合绝缘。加装热缩套后最小空气静距不小于250mm，一般为260mm。35kV热缩套厚度不低于3mm；对热缩套的性能验证不单独对热缩套进行，而是将热缩套包覆在铜排上一起进行试验验证，保证即使空气净距只有200mm也能满足40.5kV开关柜耐压要求；绝缘板由原来的环氧板改为SMC板，SMC材料绝缘性能好，不易受潮、燃烧（SMC板温度在100℃以下的老化缓慢，吸潮能力弱），可有效抑制受潮放电问题；固定柜绝缘裕度大，空气净距远大于标准要求凝露试验：未通过Ⅲ主要厂家调研情况2、必达电器目前主要有两种型号的35kV开关柜，分别为落地式KYN61-40.5型和固定式XGN81-40.5型，受潮放电集中在移开柜。Ⅲ主要厂家调研情况KYN61-40.5落地式开关柜（典型电缆进出线柜型）宽*深*高/mm1400*2800*2600母线室宽*深*高/mm1400*1450*1300排列方式一字型最小空气净距/mm相对地310相间300其它无绝缘板断路器室宽*深*高/mm1400*1240*1750最小空气净距/mm相间中心距295梅花触头间最近距离245其它无绝缘挡板注：运行时断路器小车触臂及梅花触头插入静触头盒，构成复合绝缘。电缆室宽*深*高/mm1400*1550*1250最小空气净距/mm300其它无绝缘挡板2、必达电器目前主要有两种型号的35kV开关柜，分别为落地式KYN61-40.5型和固定式XGN81-40.5型，受潮放电集中在移开柜。Ⅲ主要厂家调研情况XGN81-40.5中置式开关柜（典型电缆进出线柜型）宽*深*高/mm1800*3000*3100母线室宽*深*高/mm1800*1600*1350排列方式品字型最小空气净距/mm相对地300相间300其它无绝缘板断路器室宽*深*高/mm1800*1400*3100最小空气净距/mm相间中心距/梅花触头间最近距离/其它无绝缘板注1：断路器室内采用固封极柱断路器，本身就构成复合绝缘，且裸露接线板间空气净距大于300mm，无绝缘板。电缆室宽*深*高/mm1800*1600*1750最小空气净距/mm300其它无绝缘板1、必达电器该厂家移开柜绝缘系统的设计充分考虑目前某开关柜在恶劣潮湿环境下的运行情况，尽量增加绝缘裕度（大于300mm），通过弯曲铜排，减小宽度等方法满足相关标准对电气间隙和爬电距离等绝缘距离的要求；绝缘板由原来的环氧板改为SMC板，SMC材料绝缘性能好，不易受潮、燃烧（SMC板温度在100℃以下的老化缓慢，吸潮能力弱），可有效抑制受潮放电问题；固定柜绝缘裕度大，空气净距远大于标准要求凝露试验：通过Ⅲ主要厂家调研情况目录主要内容设备运行评述主要厂家调研情况放电原因及整治措施概述1、运行环境较为恶劣2、绝缘系统设计裕度过小3、绝缘系统设计不合理4、绝缘材料材质、工艺问题5、安装、检修、维护不当原因主要Ⅳ放电原因及整治措施放电主要原因用手摸母排发现大量水珠大量水珠静触头盒内导线部分因长期受潮致氧化产生铜绿。动触头触指因长期受潮致严重氧化产生铜绿。静触头绝缘筒内受潮，里面甚至有水珠。1、运行环境较为恶劣、相对湿度超过开关柜设计使用湿度。GB/T11022、DL593-2006开关柜使用环境湿度条件如下:—在24h内测得的相对湿度的平均值不超过95%;—月相对湿度平均值不超过90%.在这样的湿度条件下有时会出现凝露。某在暖湿风频繁出现的某些地区，温度的骤变会导致凝露，甚至在户内也会凝露。在热带户内条件下，在24h内测得的相对湿度的平均值能达到98%。而目前很多厂家尚未通过凝露试验！Ⅳ放电原因及整治措施赴梅州局调研发现箱式变电站发生受潮放电的情况特别严重，几乎所有箱式站的35kV开关柜历史运行情况都曾发生严重受潮放电或由于受潮放电引起绝缘短路事故。原因分析：凝露产生需要同时具备两个条件：1、空气与设备（部件）表面存在较大温差，2、空气湿度达到一定程度。户外箱式开关柜的运行环境及结构易同时满足上述条件。箱式变电站前几年投运较多，与土木结构的房间（高压室）相比隔热效果较差，温差大，空间狭窄，更易形成凝露。Ⅳ放电原因及整治措施整治措施(1)对35kV高压柜采取增装防凝露装置、加热板、柜顶风机，以及在各隔室顶部开百叶窗通风孔的方法进行柜内除湿。a、在断路器室、母线室顶部各安装一台涡流风机。b、在断路器室、电缆室加装防凝露装置（抽湿）。c、在二次室正面板上安装智能湿度控制器及数显温控仪各一台，以分别控制风机及加热板，实时监测柜内湿度。Ⅳ放电原因及整治措施d、在断路器室、电缆室和母线室底部增装加热板（大发热面积型），可选用带风机的强制通风加热器。整治措施Ⅳ放电原因及整治措施

普通加热器

带强制通风加热器e、在开关柜内各隔室顶部开百叶窗通风孔，增加柜内对流。a)断路器室柜门底部的百叶窗e)母线室顶部的百叶窗

d)断路器室顶部的百叶窗b)电缆室柜门底部的百叶窗c)电缆室室与母线室隔板上的百叶窗整治措施Ⅳ放电原因及整治措施此外，建议可降低IP防护等级要求，只需达IP3X（在外部环境好的条件下），从而增强柜体的通风对流效果。整治措施(2)改善设备运行环境，对高压室经行密封改造。a、现高压室多通过通风口、窗户与外界环境相通，外界潮气很容易进入室内，导致设备受潮。为防止潮气入侵，在潮湿季节要采取通风处密封处理的措施。对高压室通风口进行改造，在不抽风时，通风口处于关闭状态，高压室的所有窗户进行密封处理。1、对高压室窗户进行密封；2、对原抽风机位置进行封堵。Ⅳ放电原因及整治措施整治措施现需要封堵的位置还包括：

高压室进线电缆孔、通往旁边高压室电缆沟、每个开关间隔电缆坑之间用瘦水泥进行封堵；

开关柜进线电缆孔及封板用防火泥封堵。对封板缝隙进行封堵对电缆孔进行封堵Ⅳ放电原因及整治措施

还可对断路器室的二次电缆进线孔和电缆室的一次电缆进线孔增加封板，以更好防止电缆沟潮气进入。通过对断路器室的二次电缆进线孔和电缆室的一次电缆进线孔的封板进行折弯，将缝隙缩小到0.5mm，再打防火泥。整治措施Ⅳ放电原因及整治措施整治措施(2)改善设备运行环境，对高压室经行密封改造。b、在高压室配备抽湿机或空调机，用以驱潮。1、空调抽湿；2、温湿度指示器。Ⅳ放电原因及整治措施严禁空调的冷风直接对柜体吹！空调直接对某个开关柜吹冷气，内部潮热空气极易在冷的外壳内壁形成凝露整治措施(3)加强运行指导，在湿度≥85%时，运行人员必须检查以下情况：a、高压室处于密封状态b、抽湿机或空调机开启并处于抽湿状态c、检查全部开关柜驱潮装置工作正常并处于开启状态d、结合日常巡视检查温湿度控制器是否正常，潮湿季节应切换为手动模式长期投入Ⅳ放电原因及整治措施(4)对于箱式变电站，应特别注意做好箱体缝隙的密封处理，多雨地区可加装防雨棚防止雨水侵入；(5)将来修编相关技术规范时，增加必需通过凝露污秽试验的要求。2、绝缘系统设计裕度过小，部分产品爬电距离和电气间隙满足不了现行国家标准和行业标准要求。裕度太小

部分厂家将热缩套当作复合绝缘，电气间隙最小仅230mm电气间隙部分厂家爬电距离按16mm/kV设计，只有600多mm.爬电距离

凝露污秽试验的必要性！

国家能源局最新发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》明文规定：高压开关柜如采用热缩套包裹导体结构，则该部位必须满足空气绝缘净距的要求（对于40.5kV不小于300mm)；爬电比距：不小于20mm/kV（有机绝缘）,陶瓷不小于18mm/kV（瓷质绝缘）。Ⅳ放电原因及整治措施

要求绝缘系统的设计尽量增加绝缘裕度，保证满足相关标准对电气间隙和爬电距离等绝缘距离的要求热缩套不能作为复合绝缘，如采用热缩套包裹导体结构，则该部位必须满足空气绝缘净距的要求建议移开式40.5kV开关柜柜宽应为1400mm，柜深由2800mm增加到3100mm，以增加电气距离可通过对铜排采用弯曲或由单层宽截面改为多层窄截面等方法，减小宽度，增加相间距离整治措施Ⅳ放电原因及整治措施

2、绝缘系统设计裕度过小，部分产品爬电距离和电气间隙满足不了现行国家标准和行业标准要求。

某厂家KYN61柜母线室，电气间隙只有235mm

Ⅳ放电原因及整治措施某厂家KYN61柜，穿墙套管，爬距只有650mm通过对铜排采用弯曲或由单层宽截面改为多层窄截面等方法，减小宽度，增加相间距离

改进后的KYN61柜穿墙套管爬电距离大于810mm

Ⅳ放电原因及整治措施改进后KYN61柜母线室电气间隙大于300mm

3、开关柜绝缘系统设计不合理，未采用均压屏蔽技术，存在局部电场场强过强，加速绝缘件老化，且易造成空气电离放电。

绝缘系统设计不合理元件布局设计，未考虑相互干扰问题元件综合布局不合理导电件未加倒角，未去毛刺；绝缘件边角未圆滑处理电场均化技术Ⅳ放电原因及整治措施(1)早期因运行经验不足，设计考虑不周，穿墙套管及触头盒都为不带屏蔽的产品，在运行中发现局部电场过高、电场分布不均匀，局部放电量大，特别是触头盒，很容易引起放电。

Ⅳ放电原因及整治措施未带均压屏蔽塔形结构穿墙套管

Ⅳ放电原因及整治措施整治措施

对触头盒电场分布进行仿真计算，得到电场分布图、场中的电场强度的最大值、典型位置的电场分布曲线，通过比较其最大场强值，优化出最佳方案，从而使电场局部集中问题得到改善，使电场分布更加均匀无屏蔽结构场强分布模拟图

内外屏蔽结构场强分布模拟图

未带均压屏蔽穿墙套管—运行3年

Ⅳ放电原因及整治措施整治措施

采用双层均压屏蔽技术，在穿墙套管、断路器触头盒等处增加内外屏蔽层，有效改善电场。带均压屏蔽穿墙套管—运行3年

(2)导电件未加倒角，未去毛刺，存在尖端放电问题

尖端放电问题Ⅳ放电原因及整治措施整治措施：采用电场均化技术，对一次导电件进行圆弧化，如矩形母排长边、短边及切口的圆弧化，增加倒角，去除毛刺，并对关键紧固件采用圆头螺栓螺母，以提高电场的均匀度，解决尖端放电问题(2)电流、电压互感器边角未圆滑处理，存在尖端放电问题。

a)早期电流电压互感器

b)改进后的电流电压互感器图7改进电流电压互感器外形b)改进后的电流电压互感器整治措施：电流、电压互感器选用外形圆滑的产品，防止尖端放电Ⅳ放电原因及整治措施(3)元件布局设计未考虑相互干扰，存在综合布局不合理的问题。

元件布局不合理Ⅳ放电原因及整治措施整治措施：

充分考虑原件相互干扰问题后进行综合优化布局，对不同电位体之间的距离进行控制，防止带电体与绝缘体，绝缘体与绝缘体之间的放电现象