从电流互感器被击穿案例看高原电气选型和应用的不同
网络整理 2022-09-28

通过一个电流互感器多次被击穿的故障处理案例,和大家分享高海拔地区高原电气设备选型和应用与常规电气设备选择之间的不同。

[故障设备]:某35kV变电站中的GBC-35型高压开关柜。
[故障现象]:进线柜和主变压器出线柜中的电流互感器被击穿。
[诊断分析]
①更换电流互感器后,正常使用了一年多,进线柜再次出现电流互感器(TA)被击穿的故障现象。短路所产生的电弧辐射到相邻的母线上,又引发相间短路,造成纵联差动保护动作。
②这座变电站地处2600m高海拔地区,高压开关柜内的导电元件和绝缘元件,必须选用高原型的。检查柜内的元器件,ZL-35/400Y型母线支柱绝缘子、LCZ-35型电流互感器、CWB-35/400型穿墙套管等都不是高原型的,只能适用于海拔1000m以下的地区。
③此外,根据电力行业的标准,在高海拔地区,对高压柜内的空气绝缘间隙要求也不一样,要大于低海拔地区。例如,在海拔2200m时,导体与接地体之间的净距、各相导体之间的净距均要求为336mm,而在海拔1000m时,仅为330mm,而这批高压柜的空气绝缘间隙也普遍偏小。
[故障处理]
①更换非高原型的元器件
a、母线支柱绝缘子更换为ZL-35/400GY型
b、电流互感器更换为LCZ-35Q型
c、穿墙套管更换为CWB-35/400GY型。
②在空气间隙较小的位置上,插入固体绝缘板作为屏障,或采用热缩绝缘套管对铜母线进行包裹。
改造后进行绝缘耐压试验,结果完全符合规程要求,此后故障不再出现。

[经验总结]
在高海拔地区,空气密度、气压、温度、湿度都会相应地降低,导致空气和绝缘物体的绝缘性能下降。因此,在海拔1000mm以上的高海拔地区,对高压电气设备的外绝缘强度要进行补偿。电力行业规定当海拔高度在2000-3000m时,110kV以下的高压电气设备,要将电气强度提高一个级别。高压开关柜一定要按照电力行业的标准制作、否则会留下隐患。

高海拔地区气温和气压对电气开关设备的影响
1、根据条件选型
海拔为1000-5000m之间,每增高100m,气压约降低0.8-1kPa;气压降低使空气介电强度和冷却效能下降,导致开关灭弧困难和电气温度升高。同时过低的空气温度又会使电气设备内某些材料变硬变脆,使有些油类的粘度增大或凝固,影响设备的正常动作。日夜温差过大,易产生凝露,使零部件变形、开裂、瓷件碎裂等。因而,高原地区的电气设备选型有其特殊的要求,需要校验其电气参数或选用高原型的电气设备产品。
2、绝缘性能
高原气候对高压开关设备的影响首当其冲。安装在高海拔地区的产品,如选用试验地点海拔低于1000m的电器产品,应根据IEC出版物694对工频和冲击试验电压作适当校正。
3、温升
高原环境下,空气密度降低,散热的对流作用减弱,温升会随之升高,而高海拔地区的气温递减率为海拔每升高100m,气温降低0.5℃,可认为气温降低值部分部补偿。低气压时的低空气密度使空气介电强度降低,因而引起电气设备绝缘耐压降低;由于空气冷却的电气设备的零部件温度升高,以及空气中灭弧比较困难,因此电气设备温升补偿需要关注并采取一定措施。
4、接通能力和分段能力
高海波地区气压和空气密度下降,会造成开关电器灭弧时间长,触头烧毁严重,从而使得接通和通断能力降低,因此需考虑高原电器接通分断能力。
5、电寿命
由于受高原地区极限温度低及产品温升和灭弧时间的综合影响,高原环境对电气设备寿命产生一定影响。高原地区昼夜温差大,在热胀冷缩的作用下,有机绝缘涂料和材料等产生裂隙,在氧和粉尘的条件下加速老化,缩短使用寿命。

高海拔地区高压开关柜选型应用的建议
1、目前中置式开关柜原本设计就是用在普通海拔;手车式开关柜在高原地区无法解决柜内的母线套管以及触头盒电晕或放电。适用高原地区的开关柜也仅有固定式开关柜或充气柜了。固定柜是一个办法,但不是上策,严格按标准只能到3800m。若要完全达标最好是用充气柜。
2、当适用固定柜时柜内断路器型号还需明确使用地点的海拔。并且需有国家级正式的GY型试验报告。此外开关柜(含柜内器件)严格按标准达到高原海拔要求。

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