一起35kV开关柜放电故障分析

一起 35kV开关柜放电故障分析
摘要：10kV、35kV开关柜是电网110kV及以下电压等级变电站装用量最大的
开关类设备，其可靠性直接关系到主变乃至变电站的安全稳定运行；由于在设计、制造、安装和运行维护方面存在着不同程度的问题，高压开关柜出现故障是不可
避免的，这给电网的正常运行带来一定的隐患，并且可能对检修作业人员和值班
运行人员造成人身伤害。

通过对设备运行状态评估、事故原因分析、合理的技术
改造，提升设备的健康状况，有效提升电网供电可靠性，从而为广大用户提供更
加安全可靠的用电环境。

关键词：开关柜，绝缘故障，故障分析
1.
概述
某35kV变电站位于重庆市某县， 35kV侧为单母线分段室内开关柜布置，上
级电源为35kV洞妙一#361、洞妙二#372开关回路。

10kV侧为单母线分段室内开
关柜布置，主要负责对周边村镇及专变客户供电。

故障开关柜为川开电气股份有
限公司生产的KYN37B-40.5小车式开关柜，制造时间2013年3月。

35kV I段母线一次主接线图
二、故障情况
2021年03月30日，洞妙一线#361开关柜进线桥架内生短路故障，05月11
日经开展进线桥架维修改造工作，更换桥架受损绝缘子5组，绝缘套管1组，同
时对进线桥架内母线进行绝缘优化，提升相间净距离，现场高压试验合格，投入
运行。

从2021年5月13日至2021年5月14日，35kV妙泉变电站35kV洞妙一线
上级开关（即洞坪站35kV馈线洞妙一线363开关）先后发生2次跳闸重合闸成
功故障。

故障发生时，妙泉站35kV进线洞妙一#361开关位于均热备用状态。

5月15日经过现场勘查，根据故障波形结合现场情况，初步判断为妙泉站
35kV进线洞妙一#361开关电缆室B相、C首先发生相间短路，随后发生三相短路。

短路跳闸后相间拉弧熄灭，现有的空气绝缘净距恢复尚能满足额定电压绝缘要求，重合闸成功。

瞬时放电起弧点（隔板上有击穿孔）
在做好相关安措后，对妙泉站洞妙一#361开关电缆室进行检查，具体情况如下：
1.
B相、C相绝缘挡板有明显的放电痕迹，绝缘挡板局部已碳化并有明显电弧
击穿孔。

绝缘挡板的固定横担与B相带电体通过一根金属支撑架直接相连，该支
撑架底部有明显的放电痕迹及金属熔化痕迹。

此次故障起弧点初步判定为金属支
撑架至C相地刀搭接排之间。

2.
接地开关三相搭接排及附近柜体折边上均有明显的放电痕迹及金属熔化痕迹。

3.
查看已改造部分桥架及手车室，均无异常。

4.
查看开关室除湿设施运行情况，室内及柜内环境正常。

5.
查看故障发生期间架空线路雷击情况，无雷击发生。

6.
查看故障发生期间负荷变化情况，发现位于故障线路同段母线的洞坪站361开关在故障发生期间负荷波动较大。

结合其负荷设备（冶炼机）特点，该段母线运行过程可能存在过电压[2]。

结合故障录波数据、现场检查情况，初步判断故障原因为：
1.
妙泉站洞妙一#361开关电缆室相间净距离不足，复合绝缘老化失效，在系统过电压情况引发相间绝缘故障。

2.
运行期间，同段母线上可能存在频繁过电压现象，有待后续开展相关检测判定，故障点为该条线路绝缘相对薄弱位置。

注：开关柜处于热备用状态，系统过电压时，柜内并未设置避雷器，仅依靠进线杆塔上避雷器动作进行保护，该组避雷器的性能有待检定。

三、解决措施及主要内容
3.1提升相间净距离，原TMY-80*10铜排更换为TMY-60×12的铜排，提升相间净距离至240mm以上。

3.2因电缆室空间不足，触头盒中带互感器功能，无法将触头盒和互感器分开设计。

受触头盒相间中心距限制，无法保证相间支排净距离300mm，仍需采用绝缘隔板形式增强柜内绝缘。

对现有的绝缘隔板进行更换，直接固定在壳体两侧避免与高压带电体直接连接。

对于无法满足对地、相间距离要求均配置绝缘板，相间隔板居中，对地绝缘隔板与柜体保持60mm左右距离。

3.3建议对原接地开关进行整体更换，原相间距300mm的接地开关更换为相
间距360mm。

更换后，可有效保证接地开关裸露带电体相间净距离不小于300mm，
提升电缆室整体绝缘裕度。

扩相改造示意图
3.4对柜内各绝缘件、互感器、热缩套管进行检查清洁，弧光灼伤的金属壳
体用镀锌修补液喷涂。

3.5工艺整治
工艺改进提升开关设备绝缘性能、安全运行稳定性，主要工艺要求如下：触
头盒内部静触头连接母排按全圆角，其他部件连接母排倒小圆角处理，能有效提
高电晕放电的起晕电压也有利于降低绝缘故障及长期放电引起的绝缘老化风险，
有效的提高了开关柜的电气绝缘性能。

四、改造效果
2021年5月底，按照上述方案对妙泉站35kV进线洞妙一#361开关柜进行改
造，并依据预防性试验标准进行绝缘试验，绝缘性能满足要求，恢复供电。

通过绝缘挡板重新布置、绝缘净距提升，大大提高了电缆室的绝缘裕度，降
低了过电压发生放电的几率。

对铜排进行倒角处理后，消除了尖角放电隐患的发
生，改善了电场的分布，使得电缆室内电场分布均匀，极大提高了柜内有机绝缘件的使用寿命。

参考文献：
[1]施寿久. 浅谈110kV及以下电压等级变电站常见的故障及处理方法[J]. 工业, 2016, 000(007):P.30-31.
[2]王鹏, 郑义, 王建辉,等. 某工业硅供电系统过电压分析[J]. 电力电容器与无功补偿, 2012(04):52-57.
5。