13.8kV中压柜运行时悬浮放电分析研究

13.8kV中压柜运行时悬浮放电分析研究

张继达

大唐（云南）水电联合有限责任公司，云南 昆明 650051

摘要：13.8kV中压开关柜是配电系统的重要组成部分，主要应用于电厂、变电站、工矿企业及高层建筑中，用于接受和分配电能。它具有控制、保护和检测电路的功能。运行中，中压开关柜可能出现放电、触头发热和接触电阻等问题。结合实际案例，对运行中13.8kV中压开关柜触头发热、放电进行分析，以排查故障并进行处理。

关键词：中压开关柜、梅花触头发热、接触电阻、放电

一、引言

中压开关柜按用途分为：断路器柜、电压互感器柜、电流互感器柜、隔离开关柜等。由于中压开关柜需要长时间带电运行，它的稳定性至关重要，此次案例为镇江大全伊顿UR系列高压开关柜。

二、异常情况

某水电站为径流式电站，电站主变低压侧13.8kV 0216隔离开关为镇江伊顿电器有限公司生产的UR4高压开关柜，2010年投运。2022年11月19日15时14分26秒，监控系统报“2号主变差动保护跳闸动作”、“2号主变110kV侧102断路器跳闸动作”、“2号发电机出口021断路器跳闸动作”。15时14分31秒，2号机组过速保护动作，启动紧急停机流程紧急停机。故障前，现场天气晴朗、无雷雨天气，变电站及发电设备无操作、无异常现象等。

（1）现场检查情况：

2号发变组跳闸后，对该机组单元发电机、主变、断路器、电压互感器柜检查，均未发现异常。对2号主变低压侧13.8kV中压柜进行检查时发现2号主变低压侧13.8kV 0216隔离开关前后柜门处有异味及烟雾；进一步检查发现2号主变低压侧0216隔离开关B相上触臂动静触头均烧损，B相动触头的绝缘臂的左上部分（面对动触头触点）绝缘层环氧树脂已经部分，触臂前伸部分的绝缘层烧毁，动触头上的外部弹簧、梅花触指已经全部脱落，一方面弹簧已完全丧失机械性能，导致接触电阻增大，触点发热量增加，另一方面触指零件的熔融情况也证明触点发热量大的情况。

观察静触头背面B相上部连接铜排与A、C相铜排之间存在放电痕迹。发生事故的动触头A相、B相顶部有明显的融化和烧蚀的痕迹，A相烧蚀情况明显要小于B相，推断事故应是从B相开始，然后发生A、B两相间的放电，进而事故发展到三相放电如图2.2、2.3、2.4、2.5所示。

（2）继电保护故障录波图分析

故障前2号主变高压侧电流为0.360A（变比800:1），低压侧电流为0.6A左右（变比4000:1），15:14:26.346主变保护启动，启动时刻主变高压侧三相电流分别为0.308A、0.597A、0.526A，主变低压侧三相电流分别为0.939A、0.732A、0.601A，9ms差动速断元件动作；开关未跳开的时间段，故障持续发展，由AB相故障发展为ABC相间故障，20ms比率差动元件动作，58ms主变高压侧断路器102断路器跳闸、发电机出口021断路器跳闸，差动速断动作元件、比率差动动作元件相继返回。

表 主变高低压故障前后电流有效值列表

根据保护装置录波可以看出，保护启动时刻，低压侧A、B相电流波形发生明显畸变，A相差流达到3.266A，B相差流达到3.011A，故障电流无零序分量，只有正序与负序分量，判断为AB相间故障；随着故障发展，AB相相间故障发展为ABC三相故障，比率差动保护动作，故障电流无零序分量，只有正序与负序分量。整个过程中零序电流很小，无接地故障的特征。

三、原因分析

1.动触头弹簧失效

0216隔离开关B相隔离开关触头弹簧由于运行时间较长使本身固有的缺陷暴露，导致弹簧强度下降、对静触头的压紧力下降，引起接触点接触电阻增大，导致接触部分发热增加，致使烧损。

2.静触头背面母线悬浮放电

0216隔离开关静触头背面母线室母线距离为12cm,设备正常运行时，此处安全距离足够。由于B相隔离开关触头接触电阻增大，接触部分发热、燃烧产生粉尘、杂质、

飘散在空气中进入静触头背面母线室，导致触头背面母线发生A、B两相间的放电，进而事故发展到三相放电，最终保护跳闸。

四、整改及建议

1.定期检查，提前发现隐患

对于长时间运行的中压柜，需要定期开展设备检查，需要按照厂家的检修规程开展定期检查维护，开展电气预防性试验，对于10年以上的中压柜还要缩短检修周期，加密巡检次数。

2.增加测温元件，实现超温报警

为有效监视中压开关触头运行温度，需要分别在开关A、B、C三相上、下端静触头处安装无线测温传感器，通过无线信号将温度数据传输至柜体外的温度采集装置，通过通信传送至上位机，实现对触头温度的实时监测，便于及时发现触头发热隐患。

五、结语

随着中国电网对电力稳定要求越来越高，对中压开关柜及供、配电系统稳定性提出了更高的要求，我们要顺应时代，通过提高专业能力，通过提供自动化程度来提高设备的稳定性，

参考文献

DL∕T 596-2021 电力设备预防性试验规程