|
1概述
分接開關(guān)是在負(fù)載條件下進(jìn)行機(jī)械性切換或操 作的一種裝置。因此，同樣的絕緣體系，分接開關(guān)的 絕緣體系就不能沿用變壓器絕緣那樣的絕緣結(jié)構(gòu)方 式。分接開關(guān)的各絕緣間距幾乎是采用純油間距、沿 油與固體絕緣界面的絕緣距離和純固體絕緣間距三 種絕緣介質(zhì)間距的并聯(lián)。 由于分接開關(guān)與變壓器的調(diào)壓繞組相連接，為 了確保分接開關(guān)運(yùn)行的安全可靠，它與變壓器的絕 緣配合尤其重要。絕緣配合的最終目的是要確定分 接開關(guān)的絕緣水平或者說其試驗(yàn)電壓，以便把作用 到分接開關(guān)上的各種電壓引起設(shè)備絕緣損壞或影響 其連續(xù)運(yùn)行的概率降低到經(jīng)濟(jì)上和運(yùn)行上能接受的 程度。絕緣配合要根椐下述幾個(gè)方面的因素來考慮。
1.1 電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種電壓或過電壓
電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，分接開關(guān)絕緣是長(zhǎng)期處 在工作電壓作用之下的。由于各種原因，電力系統(tǒng)中的電壓有時(shí)會(huì)出現(xiàn)短時(shí)升高的現(xiàn)象，即產(chǎn)生過電壓。 過電壓可分為兩類：一類是雷電過電壓;另一類是操作過電壓。過電壓的作用時(shí)間雖然很短，但過電壓的 數(shù)值卻大大超過正常工作電壓，因而易造成絕緣的破壞。所以，分接開關(guān)絕緣除應(yīng)能耐受工作電壓的持 續(xù)作用外，還必須能耐受過電壓的作用。分接開關(guān)絕緣能否安全可靠地運(yùn)行，起主要作 用的是其耐受電壓的能力，絕緣耐受電壓能力的大 小稱為絕緣水平。分接開關(guān)的絕緣水平，應(yīng)保證絕緣 在最大工作電壓的持續(xù)作用下和過電壓的短時(shí)作用下都能安全運(yùn)行。在工作電壓的持續(xù)作用下，絕緣會(huì) 產(chǎn)生老化(性能逐漸劣化)過程，最終導(dǎo)致絕緣破壞，所以工作電壓常常是決定絕緣使用壽命的主要條件。長(zhǎng)期作用在分接開關(guān)上的電壓不得高于其最高 工作電壓。為了檢驗(yàn)絕緣在長(zhǎng)期工頻電壓作用下運(yùn) 行可靠性，通常采用短時(shí)工頻電壓等效地進(jìn)行試驗(yàn)，判斷其絕緣水平的高低。分接開關(guān) lmin工頻耐受電 壓試驗(yàn)就是保證分接開關(guān)絕緣水平的一項(xiàng)基本試 驗(yàn)。為了檢驗(yàn)絕緣在過電壓作用下能否安全運(yùn)行，采用雷電沖擊電壓、操作沖擊電壓來模擬過電壓進(jìn)行 試驗(yàn)，以判斷分接開關(guān)絕緣的雷電和操作沖擊絕緣水平。分接開關(guān)中沖擊耐壓試驗(yàn)的電壓數(shù)值是代表 絕緣水平的重要數(shù)據(jù)。綜上所述，分接開關(guān)絕緣能否安全運(yùn)行是由作用在絕緣上的電壓和絕緣本身耐受電壓的能力所決 定的。作用在絕緣上的電壓的破壞作用小于絕緣耐受電壓的能力時(shí)能安全運(yùn)行;反之，分接開關(guān)絕緣就 會(huì)受到破壞。因此，分接開關(guān)的試驗(yàn)電壓是設(shè)計(jì)分接開關(guān)絕緣的主要依據(jù)。
1.3 電力系統(tǒng)的特性
在電力系統(tǒng)某處的一特定的操作，通常會(huì)引起 操作過電壓。操作過電壓的倍數(shù)與電力系統(tǒng)的額定電壓等級(jí)有關(guān)。對(duì)于超高壓系統(tǒng)來說，由于保護(hù)裝置比較完善，遭到雷擊的可能性已大為減少。而早期避雷器對(duì)幅值較低 、作用時(shí)間較長(zhǎng)的操作過電壓不能起到很好的保護(hù)作用，此過電壓必須由變壓器和分接開關(guān)來承受，所以操作過電壓已成為確定變壓器和分接開關(guān)絕緣水平的決定性因素。而新型ZnO避雷器其通流容量有著很大的提高，可以對(duì)操作過電壓起著保護(hù)的作用。這樣就將絕緣配合基礎(chǔ)由保護(hù)雷電過電壓的侵襲變?yōu)楸Ｗo(hù)操作過電壓的侵襲，利用此措施有可能使絕緣水平降低2～3級(jí)。
1.4 被保護(hù)的分接開關(guān)絕緣的特性
分接開關(guān)絕緣的電壓負(fù)荷取決于變壓器的額定電壓、調(diào)壓范圍、調(diào)壓部位和方式、繞組接法和繞組結(jié)構(gòu)布置方式等。因此，分接開關(guān)所需要的絕緣水平應(yīng)與變壓器繞組上呈現(xiàn)的電壓負(fù)荷是相匹配的。
2絕緣故障的產(chǎn)生原因
產(chǎn)生分接開關(guān)絕緣故障主要有下述的原因。
2.1 過電壓
過電壓包括暫態(tài)過電壓(工頻電壓升高)、雷電 過電壓和操作過電壓三類：
(1)暫態(tài)過電壓。三相變壓器正常運(yùn)行產(chǎn)生的 相、地間電壓是相間電壓的58%，但發(fā)生單相故障 時(shí)主絕緣的電壓對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)將增加 30%，對(duì) 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)將增加 73%，因而，暫態(tài)過電壓 可能損傷絕緣。
(2)雷電過電壓。雷電過電壓由于波頭陡，引起縱絕緣(匝問、層問絕緣)上電壓分布很不均勻，可能 在絕緣上留下放電痕跡，從而使固體絕緣受到破壞。
(3)操作過電壓。操作過電壓的波頭相當(dāng)平緩，所以電壓分布近似線性，操作過電壓波由一個(gè)繞組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)繞組上時(shí)，與這兩個(gè)繞組間的匝數(shù)成正比，從而容易造成主絕緣或相間絕緣的劣化和損壞。
2_2 油質(zhì)劣化
變壓器油是油浸式分接開關(guān)最基本的絕緣介質(zhì)。對(duì)于埋入型分接開關(guān)，分接選擇器或無(wú)勵(lì)磁分 接開關(guān)是直接埋入在變壓器的油箱內(nèi)，它的絕緣介 質(zhì)是變壓器本體內(nèi)清潔的油。在變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行中， 油的品質(zhì)會(huì)變壞，按油質(zhì)變壞輕重程度可分為污染 和劣化兩個(gè)階段。污染是油中混入雜質(zhì)和水分 ，這些 雜質(zhì)可引起油中電場(chǎng)畸變，使局部場(chǎng)強(qiáng)升高，引起局 部放電擊穿，使電場(chǎng)強(qiáng)度降低，介損增大 在比較純 凈的變壓器油中(NAS6級(jí)以下1含水量是影響變壓 器油擊穿電壓的主要原因 劣化是油氧化后的結(jié)果。 當(dāng)變壓器油氧化時(shí)，作為催化劑的水分及分接選擇 器金屬磨屑的加速氧化作用，使變壓器油生成油泥， 導(dǎo)致絕緣電阻降低和絕緣水平下降。 切換開關(guān)或選擇開關(guān)的絕緣介質(zhì)是其分接開關(guān) 單獨(dú)油室內(nèi)的油，由于觸頭轉(zhuǎn)換負(fù)載電流時(shí)產(chǎn)生電 弧，因而油室內(nèi)的油是被劣化的，油的絕緣強(qiáng)度不斷 地下降，影響切換開關(guān)或選擇開關(guān)的絕緣性能和觸 頭的熄弧。 變壓器油凈化不純，真空處理不好，真空注油時(shí) 真空度和真空時(shí)問不夠，或靜放時(shí)間不夠，可造成油 中含有少量的氣泡(氣隙)。
2.3 固體介質(zhì)缺陷
絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或制造不合理，從而造成絕緣內(nèi) 部電場(chǎng)分布不均勻。若某些部位的電場(chǎng)強(qiáng)度低于絕 緣介質(zhì)的起始放電電壓水平，則這些部位就容易發(fā) 生局部放電。 固體絕緣表面不光滑，內(nèi)部有雜質(zhì)，嚴(yán)重的含有 金屬粉塵等容易引起局部放電。絕緣件的制造和產(chǎn) 品制造工藝不完善，從而造成模塑件、層壓固體絕 緣、環(huán)氧樹脂玻璃絲絕緣纏繞或擠拉絕緣中殘存一 些氣泡(氣隙)，可能會(huì)引發(fā)絕緣樹枝狀放電，并逐步 發(fā)展導(dǎo)致絕緣擊穿 。分接開關(guān)金屬構(gòu)件、均壓件或?qū)щ娂砻娌还?滑、有毛刺或清潔度達(dá)不到要求等某些其他局部缺陷等，會(huì)造成電場(chǎng)集中處的局部放電。 分接開關(guān)絕緣受潮也是一種內(nèi)部潛伏性故障。分接開關(guān)的固體絕緣件多為纖維性材料構(gòu)成。此類 材料與水的親和力極強(qiáng)，易吸水。固體絕緣件受潮，其絕緣電阻下降，絕緣擊穿電壓明顯降低。固體絕緣 受潮按形態(tài)分為顯性受潮和隱性受潮兩類。顯性受 潮是指通常所說的“分接開關(guān)受潮”。即看到分接開 關(guān)油室底部或器身上有積水，并且能發(fā)現(xiàn)水分入侵的原因或途徑。顯性受潮時(shí)若部分絕緣被浸泡透，則 必然導(dǎo)致絕緣擊穿。隱性受潮是指事故前并未發(fā)生 水分入侵，只是原有水分悄悄地在絕緣上局部集積。水分集積到足以產(chǎn)生局部放電時(shí)，開始局部放電。沿固體絕緣表面的樹枝狀放電是這種放電形態(tài)的典 型。
|
