关于12kV高压开关柜绝缘故障分析

郑小梅

（泉州亿兴电力工程建设有限公司泉州经济技术开发区分公司，福建 泉州 36200）

0 引言

近年来，在经济发展的需求下，12kV开关柜在使用数量上呈现出明显的上涨趋势，其在电网中的地位也更加突显，得到了广泛关注。虽然开关柜得到了大范围的应用，但是缺陷和故障也随之显现出来，其中绝缘故障属于最具代表性的故障类型。因此，对绝缘故障进行有效分析并掌握故障处理的关键技术尤为重要，具有重要意义。

1 绝缘故障分析

在电网运行中，绝缘故障属于较为常见的故障类型，发生的概率较大，通常情况下引发绝缘故障的原因有很多，主要包括以下几个方面。首先是开断故障与关合故障。开断与关合属于高压开关柜的典型问题之一，出现此类问题的原因主要是因为路由器短路造成的，在路由器短路时，开断与关合水平较低，特别是在真空断路器应用的时候，经常会伴随波纹管漏气的情况。其次是绝缘故障。绝缘故障会集中出现在绝缘件选择的时候，如果不能科学分析设备所需的绝缘要求，就会引发绝缘故障[1]。在系统运行阶段，需要做好与电压限制相关的防护措施，倘若防护措施不理想或者是不到位就会诱发安全事故，造成经济损失。另外，还要注重绝缘强度的提升，如果这些条件都无法达到，那么过电压下的可靠性以及安全性便无法保障。除此之外，如果缺乏有效的维护与管理手段，也会有很大可能导致闪络击穿的情况，危险系数比较高。再次，在电网系统中防雷设备是必不可少的，如果防雷设备缺乏合理性，并不能起到实质性的作用，同样也会面临雷击的风险。最后是载流故障。载流故障在开关柜故障中也是比较常见的，主要是因为隔离插头存在接触不良的问题，一旦插头接触不良就会很容易出现触头烧熔的情况，这种情况的危险系数比较大，很容易损坏设备，如果不采取有效措施进行维护，将会难以提升运行质量，应该引起重视。

2 绝缘故障类型

绝缘故障主要体现形式有多种，可以细分为母排相间、穿盘套管以及 相对地等，接下来将会详细介绍。

2.1 母排相间故障和相对地短路

母排相间故障和相对地短路是绝缘故障的主要类型，出现此类问题的原因是在进行高压柜设计时，关于绝缘距离没有科学合理设计，其距离并不能满足实际要求，这样就无法发挥出绝缘距离的真实作用，导致出现故障问题。除此之外，高压柜安装时假如工艺有缺陷，施工质量无法保障，绝缘材料质量较差等，这些因素也是诱发母排相间故障和相对地短路的主要原因。

2.2 穿盘套管放电

针对穿盘套管放电的问题，可能是由多种因素导致的，因此在实际施工中需要加强管理，对相关技术人员严格要求，并且还要保证环氧树脂材料的真实质量。另外，如果设备长期存放在潮湿环境中，那么放电现象出现的概率就会明显加大，主要是因为在潮湿条件下，无法保证空气分布的均匀性，母排表面会发生严重损坏，从而引发绝缘故障。图1为套管电磁波传播及放电特征

图1 套管电磁波传播及放电特征

套管放电情况，与电容、电感等因素有关，具体公式如下：

上述公式中，C代表电感，L为电容，R为电阻，G为电导。工作人员可借助上述参数，计算放电情况，并对其进行处理。

2.3 动静触头放电与触头盒放电

在日常的故障检修工作中，动静触头放电与触头盒放电是比较常见的故障类型。前文已经提到过，高压开关柜在正常的运行中会直接受到大电流的冲击，并且承担高电压，是确保安全运行的关键设备[2]。如果出现触头或者是触头盒放电问题会直接影响电网供电的平稳和高效，降低设备运行效率，引发其他故障。如果是因为运行人员存在不当操作行为，开关推进不彻底，就会导致动静触头接触不良，插入深度不足而影响通流能力，最终酿成接触面发热，影响设备运行。

图2 隔离动触头

2.4 电缆室放电

电缆室出现放电问题，也是常见的故障类型之一，主要表现为在电缆室中形成的进线电缆对地放电问题。产生放电现象的原因是高压开关柜安装距离与实际使用要求不符，并且开关柜之间没有安装绝缘隔板，缺乏有效的复合绝缘处理措施。

3 故障处理措施

通过分析不同原因导致的绝缘故障，采取具有针对性的故障处理措施。具体措施如下：

3.1 检测绝缘件的真实绝缘能力

在开关柜运行阶段，想要有效处理绝缘故障的相关问题，可以借助较为先进的检测手段对故障部位进行检测，及时发现故障问题并且第一时间解决，采取有效的检测技术和解决办法，将安全隐患尽早排除。对12kV开关柜进行检测时，相关技术人员要掌握绝缘净空气间隙，并在此基础上完成冲击耐受电压的相关试验，进一步提升检测质量，为后续工作的实施提供保障，及时发现绝缘问题，避免安全事故发生。另外，还要掌握相关的高压开关整定计算公式，通过科学合理的计算确保设备的稳定性。例如：当高压开关柜的额定电流达到300A 时，所带负荷为2361kW；Ie=227A；CT=300/5。此时的过负荷保护值为：IZ1=K1Ie（K1取值1.3）=1.3*227=295（A）；而速断整定值为：Id=K2IZ1（K取值3）=3*295=885A；CT=300/5=60；885/60=14.75（A），为了防止越级跳闸的情况出现，故取值为12A。

3.2 绝缘监督管理

在进行绝缘故障处理时，绝缘监督管理是一项十分关键的工作，需要增大监督管理的力度。首先，在管理过程中，相关人员要精准把握开关柜所处的绝缘状态，可以从内部绝缘和表面绝缘两方面入手，通过合理措施提升绝缘强度。与此同时，还可以对绝缘强度相对较低的设备进行改造和更换处理，注重检测零值绝缘子的状况和及时更换。其次，抓住停电清扫的有利机会对设备绝缘表面完成维护和处理，在完成清扫后还需要喷洒一层绝缘性能比较强的涂料，以此来达到绝缘的目的，预防污闪现象的发生[3]。最后，加强对裸露导电体的处理，裸露出来的导电体是比较危险的，为了确保安全性需要进行处理，主要的方法是在重要部位包裹上绝缘材料，又或者是通过增设绝缘护套的方法，提升构件的绝缘能力。

3.3 合理应用绝缘材料

绝缘材料选择时主要方法如下：首先，在绝缘材料的选择上应该以阻燃导热橡胶为主，因为此类材料在阻燃性能方面表现较为突出，具有超强的绝缘性能，并且导热性能良好，同时服役时间也比较长，性价比很高，应用此类材料可以延长设备的运行寿命，提升开关柜的可靠性，确保实际的运行效果。其次，还可以广泛使用高自洁和防污闪的绝缘涂料。在绝缘涂料的选择方面要遵循一定的技术指标，通过喷洒涂料的方法可以增强化学稳定性，延长开关柜的服役时间，保障经济效益。但是值得注意的是，此类涂料比较容易招惹尘土，需要和氟材涂料搭配使用，处理完毕后使用效果更佳[4]。

3.4 现场管理措施

除了上述措施外，有效的现场管理也是至关重要的，在实际的管理工作中，需要结合施工情况，利用先进技术增强构件的绝缘强度，使其可以满足实际的使用需求，提高设备的稳定性，并对穿柜套管位置科学调整，保证运行质量可以达到相关规定要求。另外，还要推行责任问责制，对故障检修人员定期进行培养，强化专业知识和专业技能储备，通过宣讲绝缘故障的相关理论，让相关人员有所认识和了解，形成一套合理有效的机制，为故障定位和排除提供便利条件[5]。

4 结语

综上所述，针对开关柜的故障分析需要考虑多方面的因素，其中绝缘故障发生的概率最高，为了从根本上提升开关柜的使用性能，必须从绝缘故障入手，掌握不同的绝缘故障类型以及形成原因，并在此基础上提出优化建议，利用先进的技术增加构件的绝缘能力，提升整体的稳定性，确保可以达到绝缘设备运行的实际要求。