浅析半绝缘开关柜污闪的产生及防范措施.docVIP

精品论文 参考文献 浅析半绝缘开关柜污闪的产生及防范措施 李徽胜 　　广州南方电力集团电器有限公司 广州 510285 　　摘要：本文针对半绝缘开关柜技术缺陷进行仿真分析，找出半绝缘开关柜产生污闪的原因，并开发一种性能良好的硅橡胶套管应用于半绝缘开关柜，为运行中半绝缘开关柜提供一种检修策略，杜绝污闪的产生，降低半绝缘开关柜的故障率，延长使用寿命，提高配电网的供电可靠性。 　　关键词：半绝缘开关柜；硅橡胶套管；局部放电；污闪 　　1前言 　　10kV半绝缘开关柜是一款新型的SF6气体绝缘产品，该产品长期在我国市场占有相当大的份量。半绝缘开关柜三工位开关安装于密闭的SF6气箱中，具有良好的绝缘性能。因此被广泛应用于10kV环网供电系统及用户高压房，直接面向用户供电，大大提高供电可靠性。半绝缘开关柜核心部件采用SF6气体绝缘及SF6灭弧，具有良好的灭弧能力及绝缘性能，但半绝缘开关柜母线及电缆出线部分导电部位裸露在空气当中，受环境的影响较大，长期运行在潮湿环境中的半绝缘开关柜表面产生局部放电，并发生闪络击穿事故。严重威胁供电的可靠性。半绝缘开关在环网供电系统中，占环网开关柜量60%以上，而且随着使用年限增长，局部放电现象日趋严重，并发展成为污闪放电。因此，提高开关柜的防污闪能力亟待解决。 　　2半绝缘开关柜结构及常见故障 　　半绝缘开关柜是一种采用SF6气体与空气绝缘相结合的金属封闭式开关柜，俗称半绝缘开关柜。开关柜分为母线室、气箱、电缆室、二次室。负荷开关采用三工位开关，利用SF6气体与灭弧栅装置实现灭弧原理，整个负荷开关安装于密闭的SF6气箱中，实现导电体与空气完全隔离，运行受环境的温度、湿度影响较小，具有结构简单、安全可靠等特点。开关柜连接母线、电缆出线、熔断器等均采用空气绝缘，母线室相间距为200mm，出线端空气净距为110mm，未能达到125mm空气净距要求，电缆出线端依靠均压环实现场强均布，防止此处发生场强畸变发生局部放电。 　　据运行数据统计，开关柜常见的故障为绝缘故障、机构局故障［2］等，半绝缘开关柜故障主要为绝缘故障，影响半绝???开关柜绝缘故障的原因有以下几种： 　　2.1华南地区雨季时间比较长，半绝缘环网柜安装地点环境恶劣，房内排风系统较差，开关柜内外温差较大，在柜内产生凝露现象，表面积聚了大量水珠，并产生酸性物质，使得柜体被严重腐蚀。 　　2.2半绝缘开关柜环氧树脂表面未曾进行屏蔽技术处理，当灰尘及水珠汇集在绝缘件表面时，导致内部场强发生畸变，产生局部放电，最终使绝缘子表面产生电化学腐蚀现象，造成绝缘水平下降并逐渐形成贯穿性的放电通道，出现爬闪现象（如图1所示）。 　　图1 发生爬闪后半绝缘开关柜 　　2.3现有的半绝缘开关柜在重载、高温及高湿的环境中运行年限已久，绝缘件逐步老化，极易造成绝缘击穿事故发生。 　　2.4工程安装中由于施工不规范，施工时在电缆头与均压罩之间采用铜排连接（如图2所示）。通过运行数据证明，加装铜排运行中引起的局部放电事故率比不加铜排几率高许多。 　　图2 电缆头采用铜排连接 　　3半绝缘开关柜仿真分析 　　3.1仿真模型的建立 　　为验证加装铜排引起的局部放电问题，本文首先建立半绝缘开关柜内气包、均压罩、电缆三部分组成的仿真模型，并利用该模型对铜排连接对半绝缘开关柜内电场分布的影响以及原理分析。 　　由于半绝缘开关柜内部结构复杂，而且空间有限，若建立真实柜体的状况模型，需建立3D模型，对建模及计算难度较大，本次研究采用了以下简化处理。 　　1）SF6气包、均压罩、电缆都是二维轴对称结构； 　　2）连接均压罩和电缆接头的铜排是竖直连接，并且用柱状铜导体等效，这种不仅同样可以进行定性分析，而且可以简化仿真模型； 　　3）柜内部件和外壳之间的空气绝缘同样用二维周堆成模型等效，半径根据导体到壳体最小距离确定，因此仿真模型的外围环境比真实的更加苛刻，满足仿真分析需要。 　　a）无铜排仿真模型 b）有铜排仿真模型 　　图3 仿真模型 　　3.2铜排对开关柜内电场分布的影响分析 　　以两种仿真分析模型为基础，分别对无铜排和有铜排两种类型开关柜内的电场分布进行计算，全域场强分布的对比结果如图3所示。对比两张结果图可以发现，红色框线标示出的区域1内的场强明显要强于区域2内的场强。增加连接铜排之后，可以发现铜排与电缆连接处的电场强度明显增强，最大场强也从没有铜排时的0.4MV/m增大到0.51MV/m，该位置容易发生局放。 　　a）无铜排全域场强 b）有铜排全域场强 　　图4 全域场强分布云图 　　对于常容易发生局放和闪络的区域，即导体和气包的连接位置，增加连接铜排后该区域的场强分布变化明显，分析区域为绝缘表面的外围空气，如图4所示。根据结果可知，增