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摘要：由于在设计、制造、安装和运行环境、设备维护、线路通道方面存在着不同程度的问题，高压开关柜经常发生事故。其中，绝缘事故所占比例较高，造成的后果也很严重。本文对一起高压开关柜绝缘事故进行分析，通过对现场故障的处理，提出了相应的维护整改措施。
关键词：高压开关柜；绝缘事故；处理
中图分类号：TM59文献标识码：A文章编号：1671-864X（2016）02-0200-02
一、事故案例
某供电公司110kV变电站5面10kV开关柜（型号PID105）运行中手车整体被烧黑，开关动触头绝缘套管被烧焦 ，上端静触头被严重烧损，其支撑绝缘套管被烧熔，柜间挡板被烧穿，相邻的几个开关柜母排表面和二次接线柜均覆盖黑灰。对现场检查发现，空气环境非常潮湿，有凝露现象。
该变电站10kV接线采用单母线分段接线方式。事故是由其10kVⅠ段PT柜发生闪络造成，弧光造成曾10kVⅠ段母线短路，随即发生绝缘材料（母线上的绝缘材料还是与之相连的）燃烧起火，火势直接烧穿开关柜之间绝缘挡板，殃及其他四面柜。此次事故造成10kVⅠ段5面开关柜及曾10kVⅠ段母线烧损，10kV高压室所有开关柜均覆盖黑灰，绝缘有不同程度降低。事故发生后，该供电公司立即组织人员对事故现场进行检查分析。
二、原因分析
（一）绝缘爬距及空气间隙不够l0kV开关柜绝缘事故中，在过电压作用下或运行电压下发生相间电弧事故居多，从大量的事故实例分析，绝缘强度薄弱，绝缘等级低，设备、材料质量差等是事故的根本原因。电气设备绝缘泄漏比距偏小，绝缘薄弱是开关柜的共同缺点。柜内支持绝缘子有部分爬距140-145mm，个别的仅为130～135mm，按泄漏比距计算则分别为1.33-1.38cm/kV及1.24-1.29cm/kV，远远低于变电站I级污秽所要求的比距2.0cm/kV（中性点非直接接地系统）及1.7m/kV（中性点直接接地系统）。开关柜内对地绝缘距离和相间距离也小于125mm的要求，有的仅70-95mm。这种绝缘状况，在系统稍有扰动而过电压不高的情况下即产生绝缘闪络，易引发事故。
（二）设备制造质量及工艺不良绝缘子内部绝缘强度降低，环氧绕注电流互感器绝缘老化，正常运行电压下，产生爬电，最终发展成对地闪络。以及绝缘元件上的污秽物受到潮湿，形成了电解质薄膜，此时在电场作用下，泄漏电流相应就增加，常在阴、雨、雾、雷等恶劣气象条件下常造成瓷瓶闪络接地短路等，使设备引发事故。也是破坏绝缘的主要原因。制造质量及装配质量对开关柜整体耐压水平有很大的影响。开关柜内的有些元件可以通過耐压试验，但开关柜整体却通不过，原因是装配质量差。如紧固螺丝不规则，拧紧后螺杆长出螺母过多；有的支持瓷柱的紧固底板成“丁”型，在支持瓷柱处作特殊处理，这样不仅缩短了绝缘距离，而且造成电场局部集中。开关柜内的“五防”措施不完善，开关机械联锁部分不灵，合、分闸位置不明显，经常造成误合、分闸。另外，支持瓷柱质量差，动稳定性能差，在短路电流冲击下发生断裂，造成事故扩大。
（三）环境条件的影响开关柜运行的环境条件是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因，大气污染不断加剧，逐渐污染了电力设备的绝缘子、套管及母线。分析多年来污闪事故，总结出发生污闪的原因主要有二：第一（客观存在的）是污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘子的表面，灰尘附在绝缘子表面，在干燥的时候，绝缘电阻仍然很高，所以在干燥气候下不发生污闪。清洁的水电阻也很高，如果绝缘子不脏污，它虽然受潮了，但绝缘强度仍很高，这里也不发生污闪。一般情况下，干旱气候持续的时间较长，绝缘子及母线积污多了。这时又突然下雾，而下雾的时间较长（一般2～3小时），污秽被雾水充分地潮湿，此时产生污闪的可能性较大。第二（人为原因）是绝缘子串的泄漏距离偏小，不能适应污秽和潮湿的环境。污闪是在绝缘电阻下降、泄漏电流增大到一定程度时才发生的。在同样的污染受潮和同样的电压下，如果绝缘子的泄漏距离较长，泄漏电流增长就比较快，泄漏距离越长，电弧的弧径就越长，闪络就难以发生。如果绝缘子的泄漏距离小，放电容易跨接两端电极，从而发展闪络。
三、事故处理
（一）事故发生后，检修人员将所有手车开关柜手车推出，用酒精擦拭干净，更换烧损开关柜及母线铜排，清扫母线铜排，并用酒精擦拭干净，将母线连接好并用高压绝缘自沾胶带包扎，将开关柜盖板全部拆下来清扫并装复，清扫并检查所有开关柜二次回路。
（二）将开关柜之间绝缘隔板全部拆下来更换为环氧或SMC材料隔板。
（三）按国家电网典型设计图要求重新改造该变电站10kVPT柜，使避雷器与母线之间有一断开点，只要将手车拉出，就能检查维护避雷器。确保不同相的导体之间和导体至接地间净距应保证在125mm以上，各开关柜空气绝缘净距离和爬电比距都符合《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》规定。
（四）保持10kV高压室空气干燥，在10kV高压室内安装空调，夏天可以降低室内温度，冬天可以抽出室内湿度，确保设备不受外部天气影响。
（五）制定周密的运行维护措施，定期检查开关柜的绝缘情况。同时在运行中还要加强清扫。要贯彻“逢停必扫”的原则。
四、防范建议
（一）严格执行规程严格贯彻执行《电力设备过电压保护设计技术规程》、《电业安全工作规程》及有关过电压保护的各项“反措”要求，强化电力设备过电压保护等技术管理，落实有关反事故技术规范和措施，严格执行“两票三制”的管理，杜绝误操作引起的事故。必须进行定期预防性试验，必要时缩短试验周期，使设备保持良好状态。
（二）确保安全净距。
（三）加大绝缘爬距外绝缘爬距不得小于195mm，环氧绝缘材料的不得小于205mm；对于绝缘较低的绝缘子，应更换符合要求的瓷瓶绝缘子或复合材料的绝缘子，污秽较严重的场所绝缘瓷瓶加装污秽合成伞瓷裙或更换防污型绝缘子。导电铜排或铝排加热缩绝缘套也是很好的方法，这样既能有效地防止带电裸露造成人身伤亡危险，又可防止盐雾污闪及有害气体对导电铜排或铝排的腐蚀。定期进行外绝缘爬距校验，选用适用于所处地区污秽等级的高压开关柜及其部件。Ⅱ级污秽场所爬电比距≥18mm/kV；Ⅲ级污秽场所爬电比距≥20mm/kV。 （四）选择合适的防护等级IP2X能阻挡手指或直径大于12mm、长度不超过80mm 的物体进入IP3X能阻挡直径或厚度大于2.5mm的工具、金属丝等物体进入IP4X 能阻挡直径大于1.0mm 的金属丝或厚度大于1.0mm的窄条等物体进入IP5X能防止影响设备安全运行的大量尘埃进入，但不能完全防止一般灰尘进入。
（五）严格执行安装技术规范，做好维护监控管理工作，防患事故于未然。高压开关柜的金属骨架及其安装于柜内的高压电器组件的金属支架应有符合技术条件的接地，且与专门的接地导体连接牢固。凡能与主回路隔离的每一部件均应能接地，包括利用隔离开关切换到接地开关合上的位置来实现接地。每一高压开关柜之间的专用接地导体均应相互连接，并通过专用端子连接牢固。高压开关柜中各高压电器组件的隔板，一般是金属制成，与外壳具有相同的机械强度并接地。高压开关柜内的断路器、负荷开关、接触器及其操动机构必须牢固地安装在支架上，支架不得因操作力的影响而变形；断路器、负荷开关、接触器操作时产生的振动不得影响柜上的仪表、继电器等设备的正常工作。互感器安装的位置应便于运行中进行检查、巡视，且在主回路不带电时，便于人员进行预防性试验、检修及更换等。
（六）净化环境，封堵孔洞，严防潮气和小动物进入。对通风窗和抽风机加装网栅或滤网，降低进入开关室的尘埃，净化通风；对较潮湿的高压室加装热能灯加热或去湿装置。空调系统按N-1运行。进出电缆孔用阻燃料封填，对可能进潮气的柜孔也實行封堵，以防止潮气和小动物钻入。加强设备运行维护，做到逢停必扫，强化运行维护，保证绝缘良好状态，确保设备安全稳定运行。
参考文献：
[1]潘长明，刘刚，熊炬，董泉，王晓阳，袁斌.高压开关柜绝缘事故的分析及防范措施[J]. 高压电器，2011，07：90-93.
[2]何肖军，徐志斌. 高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断技术研究[J]. 浙江电力，2010，05：6-10.
[3]徐国浩. 高压开关柜绝缘事故的分析及防范对策[J]. 中国科技信息，2006，14：94-95.
[4]沈牧宙，陈中楣，张建业. 一起开关柜绝缘事故的分析及防范措施[J]. 科技视界，2012，35：204-205.
[5]吴能成. 一起高压开关柜绝缘事故的分析和处理[J]. 科技与企业，2013，13：316.
关键词：高压开关柜；绝缘事故；处理
中图分类号：TM59文献标识码：A文章编号：1671-864X（2016）02-0200-02
一、事故案例
某供电公司110kV变电站5面10kV开关柜（型号PID105）运行中手车整体被烧黑，开关动触头绝缘套管被烧焦 ，上端静触头被严重烧损，其支撑绝缘套管被烧熔，柜间挡板被烧穿，相邻的几个开关柜母排表面和二次接线柜均覆盖黑灰。对现场检查发现，空气环境非常潮湿，有凝露现象。
该变电站10kV接线采用单母线分段接线方式。事故是由其10kVⅠ段PT柜发生闪络造成，弧光造成曾10kVⅠ段母线短路，随即发生绝缘材料（母线上的绝缘材料还是与之相连的）燃烧起火，火势直接烧穿开关柜之间绝缘挡板，殃及其他四面柜。此次事故造成10kVⅠ段5面开关柜及曾10kVⅠ段母线烧损，10kV高压室所有开关柜均覆盖黑灰，绝缘有不同程度降低。事故发生后，该供电公司立即组织人员对事故现场进行检查分析。
二、原因分析
（一）绝缘爬距及空气间隙不够l0kV开关柜绝缘事故中，在过电压作用下或运行电压下发生相间电弧事故居多，从大量的事故实例分析，绝缘强度薄弱，绝缘等级低，设备、材料质量差等是事故的根本原因。电气设备绝缘泄漏比距偏小，绝缘薄弱是开关柜的共同缺点。柜内支持绝缘子有部分爬距140-145mm，个别的仅为130～135mm，按泄漏比距计算则分别为1.33-1.38cm/kV及1.24-1.29cm/kV，远远低于变电站I级污秽所要求的比距2.0cm/kV（中性点非直接接地系统）及1.7m/kV（中性点直接接地系统）。开关柜内对地绝缘距离和相间距离也小于125mm的要求，有的仅70-95mm。这种绝缘状况，在系统稍有扰动而过电压不高的情况下即产生绝缘闪络，易引发事故。
（二）设备制造质量及工艺不良绝缘子内部绝缘强度降低，环氧绕注电流互感器绝缘老化，正常运行电压下，产生爬电，最终发展成对地闪络。以及绝缘元件上的污秽物受到潮湿，形成了电解质薄膜，此时在电场作用下，泄漏电流相应就增加，常在阴、雨、雾、雷等恶劣气象条件下常造成瓷瓶闪络接地短路等，使设备引发事故。也是破坏绝缘的主要原因。制造质量及装配质量对开关柜整体耐压水平有很大的影响。开关柜内的有些元件可以通過耐压试验，但开关柜整体却通不过，原因是装配质量差。如紧固螺丝不规则，拧紧后螺杆长出螺母过多；有的支持瓷柱的紧固底板成“丁”型，在支持瓷柱处作特殊处理，这样不仅缩短了绝缘距离，而且造成电场局部集中。开关柜内的“五防”措施不完善，开关机械联锁部分不灵，合、分闸位置不明显，经常造成误合、分闸。另外，支持瓷柱质量差，动稳定性能差，在短路电流冲击下发生断裂，造成事故扩大。
（三）环境条件的影响开关柜运行的环境条件是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因，大气污染不断加剧，逐渐污染了电力设备的绝缘子、套管及母线。分析多年来污闪事故，总结出发生污闪的原因主要有二：第一（客观存在的）是污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘子的表面，灰尘附在绝缘子表面，在干燥的时候，绝缘电阻仍然很高，所以在干燥气候下不发生污闪。清洁的水电阻也很高，如果绝缘子不脏污，它虽然受潮了，但绝缘强度仍很高，这里也不发生污闪。一般情况下，干旱气候持续的时间较长，绝缘子及母线积污多了。这时又突然下雾，而下雾的时间较长（一般2～3小时），污秽被雾水充分地潮湿，此时产生污闪的可能性较大。第二（人为原因）是绝缘子串的泄漏距离偏小，不能适应污秽和潮湿的环境。污闪是在绝缘电阻下降、泄漏电流增大到一定程度时才发生的。在同样的污染受潮和同样的电压下，如果绝缘子的泄漏距离较长，泄漏电流增长就比较快，泄漏距离越长，电弧的弧径就越长，闪络就难以发生。如果绝缘子的泄漏距离小，放电容易跨接两端电极，从而发展闪络。
三、事故处理
（一）事故发生后，检修人员将所有手车开关柜手车推出，用酒精擦拭干净，更换烧损开关柜及母线铜排，清扫母线铜排，并用酒精擦拭干净，将母线连接好并用高压绝缘自沾胶带包扎，将开关柜盖板全部拆下来清扫并装复，清扫并检查所有开关柜二次回路。
（二）将开关柜之间绝缘隔板全部拆下来更换为环氧或SMC材料隔板。
（三）按国家电网典型设计图要求重新改造该变电站10kVPT柜，使避雷器与母线之间有一断开点，只要将手车拉出，就能检查维护避雷器。确保不同相的导体之间和导体至接地间净距应保证在125mm以上，各开关柜空气绝缘净距离和爬电比距都符合《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》规定。
（四）保持10kV高压室空气干燥，在10kV高压室内安装空调，夏天可以降低室内温度，冬天可以抽出室内湿度，确保设备不受外部天气影响。
（五）制定周密的运行维护措施，定期检查开关柜的绝缘情况。同时在运行中还要加强清扫。要贯彻“逢停必扫”的原则。
四、防范建议
（一）严格执行规程严格贯彻执行《电力设备过电压保护设计技术规程》、《电业安全工作规程》及有关过电压保护的各项“反措”要求，强化电力设备过电压保护等技术管理，落实有关反事故技术规范和措施，严格执行“两票三制”的管理，杜绝误操作引起的事故。必须进行定期预防性试验，必要时缩短试验周期，使设备保持良好状态。
（二）确保安全净距。
（三）加大绝缘爬距外绝缘爬距不得小于195mm，环氧绝缘材料的不得小于205mm；对于绝缘较低的绝缘子，应更换符合要求的瓷瓶绝缘子或复合材料的绝缘子，污秽较严重的场所绝缘瓷瓶加装污秽合成伞瓷裙或更换防污型绝缘子。导电铜排或铝排加热缩绝缘套也是很好的方法，这样既能有效地防止带电裸露造成人身伤亡危险，又可防止盐雾污闪及有害气体对导电铜排或铝排的腐蚀。定期进行外绝缘爬距校验，选用适用于所处地区污秽等级的高压开关柜及其部件。Ⅱ级污秽场所爬电比距≥18mm/kV；Ⅲ级污秽场所爬电比距≥20mm/kV。 （四）选择合适的防护等级IP2X能阻挡手指或直径大于12mm、长度不超过80mm 的物体进入IP3X能阻挡直径或厚度大于2.5mm的工具、金属丝等物体进入IP4X 能阻挡直径大于1.0mm 的金属丝或厚度大于1.0mm的窄条等物体进入IP5X能防止影响设备安全运行的大量尘埃进入，但不能完全防止一般灰尘进入。
（五）严格执行安装技术规范，做好维护监控管理工作，防患事故于未然。高压开关柜的金属骨架及其安装于柜内的高压电器组件的金属支架应有符合技术条件的接地，且与专门的接地导体连接牢固。凡能与主回路隔离的每一部件均应能接地，包括利用隔离开关切换到接地开关合上的位置来实现接地。每一高压开关柜之间的专用接地导体均应相互连接，并通过专用端子连接牢固。高压开关柜中各高压电器组件的隔板，一般是金属制成，与外壳具有相同的机械强度并接地。高压开关柜内的断路器、负荷开关、接触器及其操动机构必须牢固地安装在支架上，支架不得因操作力的影响而变形；断路器、负荷开关、接触器操作时产生的振动不得影响柜上的仪表、继电器等设备的正常工作。互感器安装的位置应便于运行中进行检查、巡视，且在主回路不带电时，便于人员进行预防性试验、检修及更换等。
（六）净化环境，封堵孔洞，严防潮气和小动物进入。对通风窗和抽风机加装网栅或滤网，降低进入开关室的尘埃，净化通风；对较潮湿的高压室加装热能灯加热或去湿装置。空调系统按N-1运行。进出电缆孔用阻燃料封填，对可能进潮气的柜孔也實行封堵，以防止潮气和小动物钻入。加强设备运行维护，做到逢停必扫，强化运行维护，保证绝缘良好状态，确保设备安全稳定运行。
参考文献：
[1]潘长明，刘刚，熊炬，董泉，王晓阳，袁斌.高压开关柜绝缘事故的分析及防范措施[J]. 高压电器，2011，07：90-93.
[2]何肖军，徐志斌. 高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断技术研究[J]. 浙江电力，2010，05：6-10.
[3]徐国浩. 高压开关柜绝缘事故的分析及防范对策[J]. 中国科技信息，2006，14：94-95.
[4]沈牧宙，陈中楣，张建业. 一起开关柜绝缘事故的分析及防范措施[J]. 科技视界，2012，35：204-205.
[5]吴能成. 一起高压开关柜绝缘事故的分析和处理[J]. 科技与企业，2013，13：316.