10kV开关柜放电处理分析

10kV开关柜放电处理分析
摘要：开关柜具有占地面积小，安全可靠性高的特点，因此被广泛应用。

由于
开关柜尺寸变小，细节问题易被忽略，会导致设备不同程度的放电。

对一起开关
柜放电的原因进行深入分析，并提出处理意见，为设备的设计、改造和运行维护
提供了宝贵经验。

关键词：开关柜；放电；运行维护
高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备。

开关柜运行状态恶化是引发
电力系统出现故障的原因之一。

事件经过
2017年1月10日15时24分，天津某220kV变电站监控显示10kV芥17单
元过流I段保护动作，10kV芥14单元零序保护动作，芥17、芥14开关分闸。

现场检查芥17开关在分位。

芥17间隔开关柜电缆室柜门在打开位置，电缆室内设
备发生大面积烧蚀痕迹，出线电缆头部分三相均发生大面积烧蚀。

其中A、C两
相电缆接线鼻子存在烧蚀痕迹，C相烧蚀较重。

与C相电缆相邻柜体侧壁、与A
相电缆相邻柜体侧壁均发现放电烧蚀痕迹。

电缆室内二次线缆外绝缘大面积烧蚀。

该间隔开关室内无烧蚀痕迹，断路器外观检查良好；二次设备室内无烧蚀痕迹，
二次设备完好运行正常。

图1 芥17间隔C相电缆对侧壁放电及电缆线鼻子烧蚀情况(左图)、芥17间隔导
电铜排及二次线缆烧蚀情况（右图）
事故后对芥17间隔运行环境情况检查：（1）该间隔所处位置，没有发生雨
漏情况。

柜内设备无凝露情况。

（2）电缆进仓封堵良好，电缆层无积水情况。

电缆室内除正常设备外，未发现异物。

事故后，芥14断路器在分位，该间隔设
备检查无异常。

事故后，芥17间隔转入检修状态。

经城西供电公司反馈，发现芥14出线发
生外力破坏，破坏点距离芥园道变电站不足1km。

该线路为T接方式。

事故后，
城西供电公司检修人员将芥17柜内电缆挑头，并将芥14破损电缆与主线路剥离，芥14间隔送电恢复运行。

上海西门子开关柜厂家于1月12日下午到现场，进一步确定事故受损范围，安排检修。

检修公司高压试验室人员对芥17断路器、线路CT（A、C相）及零序CT做了耐压、绝阻等试验，试验合格。

1月13日，测试接地电阻为1.787mΩ，
满足要求。

分析原因
1. 故障描述
本次故障由芥14电缆线路受外力破坏引起。

结合故障录播图及芥17间隔事
故后检查结果。

初步判定为，芥14受外力破坏后，B相电缆发生单相接地故障，引起C相出现过电压。

芥17间隔出线电缆头处存在绝缘薄弱点，导致C相电缆
线鼻对B相及邻近柜体侧壁放电，最终发展为ABC三相短路，持续时间208ms，
后过流I段保护动作，跳开芥17开关。

1274ms后，芥14间隔零序保护动作，跳
开芥14，切除故障源。

2.结合现场故障情况分析
（1）从故录波形上看，在芥14发生B相接地故障时，10kV-41母线电压出
现波动，C相在波峰的位置出现过电压。

根据故录波形判断，过电压峰值达到
13.4kV。

10kV-41母线避雷雷电冲击残压(峰值) 45.00kV（避雷器动作电压）
（U1mA 26kV），C相过电压的峰值未达到避雷器动作电压。

图2故障录播器波形图
（2）现场屏柜布置，发生电缆故障的芥14间隔与事故芥17间隔同在一列布置。

避雷器装设在24-91PT间隔内，布置在母线桥的另一侧，与芥14间隔不同列布置。

过电压行波传输由芥14进入母线，先到达芥17间隔，后到避雷器间隔。

因此，若过电压峰值达到避雷器动作值，芥17间隔在避雷器动作前仍要承受短
时的过电压。

（3）室内空气绝缘12kV（11.5）导体至接地间距离为125mm，24kV距离为180mm，40.5kV距离为300mm，相间距离同上。

现场检查，芥17间隔C相对侧
壁放电烧蚀最为严重，且放电点在电缆接线鼻子处。

（4）事故后，芥17电缆室门处在打开位置，现场检查泄压通道内清洁，顶
部泄压口无动作痕迹，判定泄压通道在事故时未有效泄压。

检查电缆室门上的电
磁锁，锁销已损毁。

综合分析判定为锁销的机械强度较低，在事故时，电缆室内
气体压力剧增，直接冲击电缆室门，锁销无法承载压力直接断裂，致使电缆室门
打开。

图4开关柜电磁锁
处理措施
事故发生后，联系上海西门子厂家，尽快恢复芥17间隔送电，鉴定电缆室泄压通道顶部盖板的机械强度是否满足泄压要求以及电缆室门锁的锁销强度与泄压
通道压力释放的匹配。

分析改小电阻接地后避雷器与开关柜绝缘配合是否满足要求。

对10kV-41母线避雷器做试验，检验避雷器的运行工况。

总结
对该事件进行分析，本次故障由芥14电缆线路受外力破坏所引起。

结合故障录波图及芥17间隔事故后检查结果，判定为芥14受外力破坏后，B相电缆发生
单相接地故障，引起C相出现过电压。

芥17间隔出线电缆头处存在绝缘薄弱点，导致C相电缆线鼻对B相及邻近柜体侧壁放电，最终发展为ABC三相短路。

通过该事件暴露出设备生产厂家对出线电缆头的制造把关不严，导致电缆头
的绝缘不合格，电缆室泄压通道顶部盖板的机械强度并不能满足泄压要求，以及
电缆室门锁的锁销强度与泄压通道压力释放并不能相匹配，造成该产品质量不合格，从而导致事件的发生。

为防止同类事件发生，在今后工作中，设备运维单位
应加强设备的交接管理，对于可能存在开关柜不合格或元件放电的情况，应对设
备定期检查，精确定位进行综合判断，采用多种检测技术进行相互验证，以此有
效提高缺陷检出率
参考文献：
[1]万学军，毛学英，一起10kV开关柜闪光回路故障分析与改造[J],硅谷，2011年15期
[2]王有元，李寅伟，陆国军，王劲，熊俊，开关柜局部放电暂态对地电压传
播特性的仿真分析[J]高电压技术2011年07期。