开关柜套管屏蔽线安装方法分析

开关柜套管屏蔽线安装方法分析

郑文霞 1 姜珊 1 吴志峰 2

1. 浙江省开化七一电力器材有限责任公司

2.浙江迪思威电气股份有限公司

摘要：文章首先介绍了开关柜带电检测项目的主要检测手段，主要包括三个方面：超声波、暂态低电压、特高频，之后分析了基于局部放电检测的开关柜的故障检测以及出现开关柜故障的主要原因，最后探讨了开关柜故障处理措施及套管屏蔽线安装的改进措施，主要包括缩短开关柜套管屏蔽线、擦拭干净套管内壁的放电痕迹等四个方面。通过以上几个方面的分析和探讨，希望能够为以后相关方面的研究工作提供一些参考和帮助。

关键词：开关柜；套管屏蔽线；安装方法

目前，开关柜已经广泛应用于供电系统中，这与其自身多方面的优点密切相关，比如体积较小、安装快捷以及各种电气设备比较集中等等。并且近些年来随着科学技术的不断发展，开关柜的体积还在不断地缩小，在这种情况下对于开关柜的设计、制造以及安装工作的要求也越来越高。特别是近些年来带电检测技术取得了很大的进步，开关柜内部出现了越来越多的局部放电缺陷，为了对开关柜内部的设备质量缺陷更好地进行确认，需要在开关柜局部放电之后进行停电解体验证。目前，在电力安全生产中开关柜带电检测已经是一项必须进行的试验项目，这对电力安全生产的顺利开展有着非常重要的意义。

1.开关柜带电检测项目的主要检测手段

在开关柜的带电检测项目中主要包括三种检测手段法：超声波、暂态低电压以及特高频。对于开关柜内部的电磁波方面的质量缺陷，暂态地电压和特高频这两种检测手段能够进行有效地检测，例如设备构件的加工尖刺以及因螺丝松动引发的悬浮电位等等；而对于非电磁波类的安装缺陷以及机械振动方面的安装缺陷，超声波这种检测手段能够进行有效地检测，例如浮沉覆盖电气设备的表面、在开关柜内部出现的铁磁谐振等^[1]。

2.基于局部放电检测的开关柜的故障检测

本文主要以某地110kV变电站35kV的开关柜为例进行研究。

（1）在该变电站中，其中一个开关柜（A）的特高频幅值达到了60dB，并且在一个工频周期之内比较明显的脉冲信号一共出现了两簇，而超声波检测的数值为14dB，与此同时暂态低电压处于正常范围之内，因此判断可能有悬浮放电现象存在。

（2）该变电站另外一个开关柜（B）的特高频幅值达到了63dB，并且在一个工频周期之内比较明显的脉冲信号一共出现了两簇，不过其幅值相对比较均匀，而而超声波检测的数值为14dB，与此同时暂态低电压处于正常范围之内，因此判断该开关柜也可能有悬浮放电现象存在。

（3）改变电站的一个电压互感器开关柜（C）的特高频幅值达到了62dB，并且在一个工频周期之内比较明显的脉冲信号一共出现了两簇，不过其幅值相对比较均匀，而而超声波检测的数值为8dB，与此同时暂态低电压处于正常范围之内，因此判断该电压互感器开关柜也可能有悬浮放电现象存在^[2]。

由于该变电站所有的开关柜都没有带电运行，因此该地区的电力企业安排了工作人员全面检查该变电站范围内的设备，并对以上出现故障问题的开关柜的柜内设备进行了重点检查。相关工作人员首先紧固了柜内母线连接螺栓，并且还清理了柜内设备。之后开展了相应的高压试验，运行电压提高到20.3kV时，放电异响仍然比较明显，并且随着电压的提高，异响也越来越大。与此同时在局部检测该变电站的另一个开关柜（D）时，发现其内部上方仍然有放电现象存在。之后工作人员进行降压放电之后检查开关柜（D）的内部设备，发现该开关柜内部的套管屏蔽线放电灼烧了套管的内壁，相关工作人员详细检查后采取相关措施对套管屏蔽线进行了相应的处理，然后再次将运行电压提高到25kV，并且随着电压的不断升高，并没有异常放电信号出现。接着工作人员又对其他设备进行了全面检查，并没有发现异常情况，然后恢复正常送电，各个开关柜均能够正常运行。

3.出现开关柜故障的主要原因

穿柜套管是高压开关柜的重要组成部分，其主要作用就是使金属外盒与高电位的母线排能够同时处于两种不同的电位中，不过通过开关柜的母线排往往会有电场分布差异化的表现，具体来说就是在母线排附近，分布有比较密集的电场线，并且这种分布趋势会随着电压等级的升高而越来越明显。基于这种情况，为了使35kV以上的开关柜套管中电场线过于密集的情况得到有效的缓解，通常情况下会将一种金属材质应用到套管的生产过程中，屏蔽袋的宽度一般为30-40毫米，与此同时为了使开关柜的金属外壳与金属屏蔽网始终保持同电位，工作人员在对套管进行安装的过程中，可以使用2-4mm²的多股软铜线连接金属外壳和这种屏蔽网，也就是套管等电位线^[3]。

图1表示高电位在空气等均匀介质的电场中形成的电场，在这个电场中空气的击穿电压高达36kV。而当套管内部被高压屏蔽线触碰之后，会有不均匀的电场在触碰点形成，在这样的环境中会大幅降低空气的击穿电压。在这种情况下，空气击穿的局部放电更容易发生。从以上结论可以看出，在这次故障中工频耐压达到30kV以上时，高电位的屏蔽线会对开关柜套管内壁进行放电，而这一现象也充分说明在不均匀的电场环境中，会大幅降低空气的击穿电压，与此同时也充分说明开关柜的运行状态会受到套管屏蔽线安装工艺质量的直接影响。

4.开关柜故障处理措施及套管屏蔽线安装的改进措施

（1）工作人员将开关柜（D）的后柜门打开，搽拭干净出现放电痕迹的套管内壁。

（2）缩短开关柜套管屏蔽线，与此同时屏蔽线应该与套管内壁保持一定的距离，通常在20毫米以上或者位于套管内部与高压母线的中心位置，这样就能够始终使相对均匀的电场覆盖地电位的套管内部以及高电位的屏蔽线。

（3）进行带电检测的工作人员在进行正式的测试之前，应该先对设备的一次接线情况进行充分的了解。特别是是在进行带电检测的过程中还有安装与调试人员也在进行相应的工作时，要及时通知其他人员立即停止当前的工作，之后才能进行加压实验，从而使现场的作业安全得到充分的保障^[4]。

（4）进行带电检测的工作人员在进行检测之前，首先要对质量监督重点检查项目加以明确，其中最为重要的是以下两个方面：一是出线套管屏蔽线的安装工艺质量；二是开关柜的穿柜套管。从而能够在正确的位置安装套管屏蔽线。

结束语：

总而言之，目前在带电检测投运前的开关柜时，时常会有一些开关柜出现特高频信号异常的问题，并且通过比较背景值发现超声波幅值以及暂态地电压与带电检测规程的要求相比，均明显超出。针对这中问题工作人员通过停电解体开关柜，发现是过长的套管屏蔽线与套管内壁发生了接触，从而在工频交流耐压试验中，将空气击穿，引发了绝缘放电，针对这个问题文章最后提出了相应的解决措施，这一定要引起电力企业的重视，从而确保变电站开关柜的安全、稳定运行。

参考文献：

[1]李永祥, 亢银柱, 王天正,等. 高压开关柜内部电气设备局部放电特性的检测与分析%Detection and Analysis of Partial Discharge Characteristics for High Voltage Switchgear Internal Electrical Device[J]. 高压电器, 2018(1):97-103.

[2]隋恒, 董万光, 陈芳, et al. 35kV开关柜局部放电检测分析[J]. 山东电力技术, 2016, 43(10):78-80.

[3]尚德星. 24kV户内穿墙套管的设计与开发[J]. 电气技术, 2015, 16(06):141-144.

[4]张强华, 邬建刚, 谭燕. 气体绝缘开关柜绝缘水平试验高压引入装置的研究开发[J]. 高压电器, 2013(05):79-83+90.