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我省10KV开关柜绝缘事故分析和反事故对策

文档作者：周良才文档来源：广东省电力试验所		点击数：	更新时间： 2021年05月19日
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一 寸美桓， 绝缘 ·
1 ，一 ，
我省l0kV开关柜绝缘事故
分析和反事故对策
广东省电力试验所 了 7f、 7
广东省的高压开关工作在全省开关工
作人员的共同努力下，在省局和各供电局
领导的指导下，13年来取得了显著的成绩，
高压开关的事故率已有较大幅度的降低，
为确保系统的安全发供电作出了巨大的贡
献．表1为广东省近年来开关事故变亿的
统计．但以1982年的事故率排列，在全国
处于第l7位．至1989，1990年，我省开关
事故率仍在Q2次／百台·年上下波动，而
先进的省区开关事故率已连续多年保持在
01次／百台一年以下．如辽宁省1990年开
关事故率为0．025次／百台一年，浙江为0．05
次／百台一年，均处于国内先进水平．可见
广东省高压开关工作还有许多闯题需要我
们去解决．本文着重就10kV开关柜的绝
缘状况作一些分析并提出改进意见，以期
引起大家进一步深人掇讨．
寰l 戎省近年开美事故宰统计
年份 开美 lOkV
总台散 开关敷
1991 9 6 15／13 Ql57，0．191
向百自卑
I990 8 6 6033 24／14 Q281／0．232
19静 7424 姗 n／io Q148／0．LO7
l9荔 倒 4291 15／9 n趋8／0 21
19~'7 5609 3799 15／8 O 217／0 211
1驰6 4897 3304 l2，5 0．245／0 151
l985 4010 2 8 IS／7 0．374，o．26I
1 绝缘事故统计
我省1985～ 1991年高压开关事故共
107次，其中10kV开关事故为66次，占总
事故次数的61．68％，其中绝缘事故有21
次，占31．8％ 观 ．绝缘事故中园外绝缘
闪络湘同闪络，雷击时闪络造成事敞损坏
开关的有19次，占 鹩％，占绝缘事故的
大部分．其余2次为开关内绝缘油漏光，
在分断时不能灭弧引起烧毁．
表2 1985— 1991年广求开关事故统计
年 度 85 86 87 88 B9 90 9I 小计
事故趺敷 I5 12 I5 l5 ll 24 I5 107
10 事故
敬数 7 5 8 9 lO 14 13 66
10W鲍绰
事故次数 0 O 3 2 3 B 5 21
若以1990～ 199l两年的情况来看，
10kV开关柜的事故多散为手车柜事故，
有21次，占77．7％，其余为固定柜事故，其
事故分类情况如表3． 由表可见，近年来
10kV开关事故不仅事故次数较多，而且
其中绝缘事故的比例上升，占鹩．1％ ，其次
是手车柜的隔离触头接触不良导致电弧或
绝缘闪络烧毁开关占相当大的比侧．
而小动物爬人开关柜造成短路烧毁开关柜
的事故所占比佣虽然不大，但年年都有，危
害甚大，不容忽视．
2L
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寰3 1990～ t99I卑10KV开美柜事故分类统计
2 事故的特点
21 大烧连营 的现象不仅发生在手车
式开关柜，而且也发生在敞开式的周定
柜． 是造成损失最严重的恶性事故。如
抄角A 厂厂用电母线n 2—10(配
SN10-10 H开关，上海华通开关厂)在启
动给水泵时，因隔离触头接触严重不良产
生过热使触头融化'导电性烟气导致相同
闪络，电弧在电动力作用下吹向末端负荷
端，较长时间燃弧烧毁末端4个开关柜．
而汕头东墩站GG一1A(配柳开SN10-10
Ⅱ 开关，广州高压电器厂)在一次开关事
故中，高压室19面柜烧坏了17面，其中5
面柜严重损坏，2号变因开关操作电源在
事故中中断未能切断高压侧电源而短路烧
毁．
22 手车柜隔离触头接触不良导致电弧故
障占手车柜事故的3&amp;amp;09％。隔离触头质
量不良已成为手车柜事故的主要原因之
23 无论敞开式周定柜还是手车式开关柜
外绝缘簿弱是事故开关柜的共同特点。这
些开关柜的支持绝缘子多数爬距为140～
145mm,个别的仅为13t~nm,这种绝缘状
况，在系统稍有扰动不高的过电压下即产
生外绝缘闪络，导致相间电弧烧坏开关
柜．
Z4 酚醛环氧玻璃绝缘子在正常运行电压
下发生闪络，导致10kV母线相间短路烧
毁开关柜。两次事故为同一个厂产品，在
同一安装地点，开关均处于分lIl匾状态，两佃I
隔离刀闸合上．开关处于带电备用。两次
事故开关的投运时间均为3～ 4个月．
3 绝缘事故原因分析
10KV开关柜13次绝缘事故中，在不
甚高的过电压作用下或运行电压下发生闪
络产生相间电弧事故计有11次，占总数的
84．6％ ，从大量的事故实例分析发现绝缘
簿弱，绝缘程度小是事故的根本原因．绝
缘簿弱主要表现在以下几个方面：
a不少开关柜支持绝缘子的爬距只有
140～ 145mnk个别的为13o～ 135mm,
按泄漏比距计算则分别为l_333～
l_38cm／kV及1．24～ L29~ ／kV,远低于
发电厂、变电站I级污秽所要求的比距
(中性点非直接接地系统为Z0cm／kV,中
性点直接接地系统为1．7cm／kV)．
长期以来，开关柜设计人员把开关柜
的工作条件理想化了，以为它不受外界大
气湿度、环境污染等影响． 实际上通过事
故调查证明，开关柜不论是敞开式的还是
手车式的，均受环境．气候的影响，经过一
段时间的运行后手车柜内同样会积尘，甚
至蜘蛛也在柜内布丝结网，在霉雨季节到
来时柜体及绝缘表面也会出现凝露滴流
现象． 在广东某些地区，雨季到来时相对
湿度可高达95％ ～ 98％，长时问砰i雨连绵
的天气一般都持续一个多月，而过去生产
的开关柜从未进行过凝露和污秽条件下的
绝缘试验． 即使在气候干燥寒冷的省区，
每年也有一段相对湿度较大的季节，如北
京地区也发生过6起绝缘扳或绝缘子沿面
闪络事故，占总事故的26％ ．华北所对此
进行了人工凝露试验，证明了各无件的露
闪电压值(见表4示)均太大低于10kV开
关柜在凝露条件下工频耐受电压42kV的
要求．
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寰4 GFC一15P型手车柜元件凝露试验龋果
元件名称 村质 有效肥匪 露闪电压
kV
隔离开关地量亍 蹙 I ∞
套管 甓 125 笠
开关撮作辑 环氧板 30
干式电波互感嚣 环氧浇注 135 ∞
开技柜绝馨子 瓷 i38 34
h 开关柜内对地绝缘距离和相问绝缘
距离均小于j25rnn1的要求，有些开关柜仅
得7o～ 95ram。
c．环氧浇注电流互感器和酚醛环氧玻
璃绝缘子质量差． 与瓷绝缘相比。该类绝
缘增承性差，表面较扭糙，易积尘受潮。在
运行电压下产生严重的爬电，最终发展成
对地闪络．
我们在分析开关事故时，往往把事故
原因侧重于过电压高、系统电容电流大等
因索，这样就掩盖了事故的根本原因．
在1 V中性点非直接接地系统中，最
常见的是铁磁谐振过电压和弧光按地过电
压．众所周知，基波和高次谐振共振过电
压幅值很少超过3U ，对正常绝缘不构成
威胁；分频谐振由于频率为工额的一半，主
要的问题是使电压互感器铁芯过饱和发热
烧毁，而过电压幅值一般不会超过2U ．
在接地故障中弧光接地过电压是最严
重的一种过电压现象。长期研究和测量表
明，弧光接地过电压的最大值不超过
3．5U ，一般在3U． 以下．对有较大绝缘
度的l0kV系统基本上不具有危险性．
但是电网的运行条件是复杂多变的。
如气温、湿度、污秽的影响，元件绝缘材料
的老化等形成了绝缘弱点，这些绝缘弱点
正是上述几种过电压的打击对象．大量的
事故实例是在系统中发生单相接地故障，
并诱发了多点对地或相问闪络，最终发展
成为相问电弧故障时产生的． 若以3～
3．5 U0m 计算，则过电压充其量不过是
2n9～ 24．4kV． 所 事宴告诉我们不是
过电压太高，而是有些开关柜绝缘太簿弱，
和要求的绝缘水平42lcV相差太远．
我省10kV系统中很少装用消弧线圈，
近年来电网扩大。特别是电缆使用较多。使
电容电流增长超过了白熄电流上限值30A,
接地电弧不能白熄。此时过电压相当于金
属性故障接地，健全相电压将升高到
u。．如果单相接地发生在开关柜内。由
于电弧迅速拉长，并随热气流上升。旋即发
展成相问放电，另外，电弧产生的强烈游离
气体和金属蒸汽。使正常能耐受42kV试
验电压的空气间隙或绝缘表面在√ U。电
压下闪络放电，发展为相问电弧故障．一
旦生成相问短路弧光放电。电弧在强大的
电动力推动下迅速吹向负荷端，最终停留
在母线的未端燃弧，直到保护动作为止。
所以在 大烧连营 时未端的几个拒往往
被电弧烧得开关跌落，母线烧断， 偿 不
忍睹．
造成事故扩大的原因主要有三条．首
先，由于开关柜母线窒是连通的，当一个间
隔故障时，电弧侵犯邻柜造成 火烧连营 ：
其次，继电保护整定配台不尽台理，保护动
作时间过长造成电弧损害加重；最后一个
原因则是高压电强故障时引起保护损坏或
直流电源故障。造成保护失灵，短路长时间
不消失，整个高压室几乎所有的开关柜均
烧毁，最后连主变l0l(V低压架空母线都
被弧光烧断，直至越级跳闸，拄往连主变也
被长时间短路所损坏．类似事故我省已经
发生了5次．
4 反事故对策殛开关柜改造的重点
能源部及机电部联台下达的 关于
1 V高压开关柜绝缘验证及改进工作的
通知 肯定了华北电力试验研究所所作的
1OkV开关拒绝缘验证及改进方案的成果，
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明确要求各制造单位应采用这一成果，根
据用户需要派出或增加适用于潮湿气候和
污秽条件下的产品品种，在未批准适用于
潮湿地带的开关柜补充技术条件前，可参
照这一成果对改装产品进行凝露试验 ．
。各运行部门可根据当地气候、环境条件
对已运行的开关柜进行绝缘改造，以提高
电网的安全运行水平，各制造厂应予配
合 ．
在弄清了绝缘事故的根本原因及事故
扩大的原因后．对症下药，有的放矢地改造
绝缘簿弱的开关柜，将可以取得事半功倍
的效果．
4．1 鲍缘改造的重点
41．1 加大全部外绝缘的爬距
电瓷产品外绝缘爬距不得小于
195nm'g 环氧绝缘材料的不得小于
205ram． 这项改造是最基本的最易实施
的． 这些元件包括开关、隔离开关及母线
支持绝缘子、导线套臂、隔离插头座．电流
互感器．开关操作拉杆等等．对于运行经
验证明绝缘可靠性低的酚醛环氧类绝缘子
应全部更换为符合要求的瓷绝缘子．这种
做法与线路防污调爬工作是一致的，从根
本上加强了绝缘，使得在凝露或污秽的情
况下都不致发生沿面闪络．
41．2 严格控制相问及对地空气间隙，不
得小于125mm． 对于柜体尺寸较小，不能
保证相间空气间隙为125mm者，采用复合
绝缘结构时要注意绝缘材料介电常数的配
合，绝缘隔板每侧的空气间隙不得小于
30ram． 绝缘隔板必须采用耐压性能好，
不吸潮，耐老化，阻燃的材料加工而成，主
要有SMC和PCQ两种．
对新订购的柜，不能达到上述绝缘要
求的应一律禁止装用，应与厂家交涉退
货．
41_3 母线加阻燃热缩绝缘套，母线室全
24
部接头部位加套阻燃绝缘罩，绝缘套本身
应耐受2．0 Uo的交流耐压，绝缘拉杆全部
套装爬距达到205mm的阻燃硅椽胶套．
此罩主要为防止小动物爬入柜内造成短
路，也可防止因烟气、游离气体进入时空气
间隙绝缘降低造成的弧光短路．
t2 防止事故扩大的措施
421 对手车柜进行全封闭改造． 目前有
用金属板加环氧穿墙套臂封闭和用阻燃
PCQ板封闭两种，都还有待较长期运行，
特别是事故状态的考核．其功能主要是防
止电弧和游离气体顺母线通道吹出波及邻
柜．
柜底也实行封闭，进出线电缆孔均应
用阻燃材料封堵，防止小动物钻入．
4_22 二次线全部穿阻燃臂或金属管，防
止下弧和高温侵袭二次线造成保护失灵．
t3 其它反事故措施
4．3．1 尽量缩短继保动作时间，力争减少
电弧故障造成的损失．过流速断或复合过
流保护的时间控制在 5～ 1秒蹦内．
4．3．2 采用合理的中性点接地方式
当流过故障点的电容电流超过自熄电
流上限值30A时，中性点应经消弧线圈接
地，以补偿接地电流，使流过故障点的残余
电流小于lOA,接地电弧能迅速自熄，消除，
间隙性弧光接地过电压，使电网迅速恢复
正常运行． 由于消弧线圈的存在，使电弧
自熄后恢复电压上升速度很慢，电弧燃灭
后即不易发生重燃．但由于绝缘弱点的存
在，故障点的绝缘恢复强度也会降低；或者
由于运行方式的改变而造成脱谐度过大，
因此仍然可能产生弧光接地过电压． 但这
种情况下过电压幅值一般不超过2．3U ，
且产生的概率比中性点不接消弧线圈时要
低得多． 由于自动调谐消弧线圈的出现，
上述情况将会得到较大的改善．
为了消除弧光接地过电压，另一个办
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， 首穴框， 绝缘， 改迄
沙角A电厂3号机6kV厂用电
开关柜绝缘改造
沙角A电厂 fJ7／
我厂3号机6kV厂用电开关柜是华通
开关厂产品，型号JⅥ 一10高压手车式
开关柜，配用SN10-10Ⅱ 型小车开关，整
个柜体分设主母线室、手车开关室、电缆
室、仪表室及小母线室等． 主母线横穿各
柜的主母线室，柜与柜之间没有隔板隔开，
其余各室用钢板或易燃绝缘板隔开，开关
柜外形如图1所示． 该产品是按0类地
区设计的，不适合有污秽、凝露环境使用．
这种开关柜一次带电体全部裸露，瓷瓶及
电流互感器爬距不足，一旦一次系统发生
单相接地或出现操作，谐振过电压时，易造
成沿面放电或闪络，导致母线短路，以及电
弧引燃易燃绝缘件所产生的游离气体向邻
柜扩散，从而扩大事故．
我厂3号机6kV厂用电Ⅲ B段就曾
法是采用中性点经电阻接地或直接接地方
式，一旦发生接地故障即产生较强的短路
电流，由断路器迅速切除故障线路．
两种接地方式各有利弊，应该因地制
宜，通过技术经济比较后台理选用，不要强
调某一种方式而停用另一种方式．
4．3．3 加强运行维护，进行定期清扫和预
防性试验，特别是要加强对手车柜隔离插
头的检查． 有些单位已在柜后开窗口，在
静触头伸长段上帖示温蜡片加强监视． 因
为开关柜绝缘改造并未涉及触头接触不良
的改进，对已运行的设备，特别是负荷重的
发生了一次事故，烧毁了几个开关柜． 下
面是事故的简单情况：
我厂3号机嗣【V厂用电开关柜是l9吕9
年8月份投运的，Ⅲ B段开关柜平面布置
如图2所示．
1990年6月25 El凌晨汽机启动3号
机乙给水泵开关时，灯光暗，警铃及事故喇
叭响，厂用 V母线失压，3号发电机跳
闸． Ⅲ B段6，7、8、9号开关柜着火． 事
故后检查，发现着火开关框的母线闻隔完
全烧坏，支持瓷瓶炸碎，主母线严重过热变
形，分支母线皱电弧烧熔，其中6号柜烧损
最严重，小车开关也烧坏报废，A，B，C 三
相母线边沿地方有很多等距离的电弧烧伤
斑点．经省局及中试所有关专家与现场的
同志共同分析，一致认为事故的起因在∞
开关柜，在有停电机会时，应拉出检查触头
发热情况，必要时应作打磨处理，或加涂导
电胶改善触头接触状况．
4．3．4 改善高压室的环境条件，如对通风
窗加装多层空气滤网(类似空调设备所装
之滤网)，降低进入开关室的灰尘量，净化
通风，防净污闪；加装吸湿机，在室内湿度
超过80％ 时启动吸湿；在框内加装湿敏元
件，在柜内湿度超过定值时自动起动加热
器；母线室安装加热器等．
参考文献(路)
n ，
2

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