開關(guān)柜運行時間越長,絕緣老化的幾率就越大、程度就越深,因此開關(guān)柜運行后期是故障的高發(fā)期。開關(guān)柜絕緣材料在一定環(huán)境因素作用下,其性能會發(fā)生裂變,這種裂變是*性的。受到內(nèi)外因素的綜合影響,絕緣材料其性質(zhì)逐步發(fā)生變化,絕緣性能降低甚至被擊穿,這就是老化的過程。電樹枝老化、水樹老化、熱老化和局部放電等是導(dǎo)致開關(guān)柜及附件絕緣性能降低的主要因素。開關(guān)柜在通電運行的情況下,通常會在下面的幾個部位會發(fā)生放電:開關(guān)柜絕緣體的裂縫、老化區(qū)段、局部起皮部位。對于絕緣層,如若里面有氣泡、空隙或者間隔層間存在裂痕時,柜體長期處于強電場中,絕緣層損傷會很大,這樣導(dǎo)致絕緣性能減低,老化較為嚴(yán)重。絕緣材料中若有異物,在異物處由于絕緣材料介電常數(shù)和異物不一致,從而在異物出電場強度增加較大,發(fā)生損傷較為嚴(yán)重,在發(fā)生局部放電時,呈現(xiàn)樹枝狀,這就是所謂的電樹枝。由于開關(guān)柜絕緣件的制造工藝不完善,以及柜體在長期運行中發(fā)生絕緣有機物分解,會在絕緣件內(nèi)部產(chǎn)生氣隙,而氣隙的介電強度常比固體介質(zhì)低,因此設(shè)備在運行時氣隙內(nèi)的場強總要比固體絕緣內(nèi)的場強高得多,當(dāng)外部條件達(dá)到某一臨界值時,場強較高部位開始放電,即氣隙放電。
而對于使用時間短,而老化較嚴(yán)重的開關(guān)柜,屬于外界因素或柜體本身生產(chǎn)質(zhì)量問題引起的絕緣加速老化。有下面幾種原因可以導(dǎo)致絕緣加速老化的發(fā)生:
(1)環(huán)網(wǎng)運行時,線路運行方式及環(huán)網(wǎng)的開環(huán)點設(shè)置不合理,造成部分線段長期高負(fù)荷運行,由于開關(guān)柜在高負(fù)荷運行下不正常的發(fā)熱及強電場等原因很容易加速絕緣老化;
(2)環(huán)境因素,開關(guān)柜按安裝地點有室內(nèi)和室外之分,室內(nèi)開關(guān)柜運行環(huán)境普遍優(yōu)于室外開關(guān)柜,室外開關(guān)柜經(jīng)常處在風(fēng)吹日曬雨淋的環(huán)境下,空氣濕度及氣溫變化較大,會加速柜體絕緣老化。此外開關(guān)柜運行環(huán)境存在的強腐蝕性化學(xué)物質(zhì),如工業(yè)污水、工業(yè)粉塵等,這些都會加速絕緣老化;
(3)正常運行的開關(guān)柜由于外部施工要求的變動或者開關(guān)柜所處的外部環(huán)境變化,導(dǎo)致絕緣部件變形或受到約束,當(dāng)絕緣部件的外護(hù)層因溫度而發(fā)生體積變化時,會在約束或變形部位形成裂紋,使得空氣中的水分進(jìn)入絕緣體中,從而產(chǎn)生產(chǎn)生水樹現(xiàn)象,加速了絕緣老化。
開關(guān)柜絕緣老化前期局部放電的范圍很小,如若放任不管則會使絕緣件加劇老化,放電范圍進(jìn)一步擴大,直至絕緣擊穿而發(fā)生短路故障停電。如下圖所示,由于柜體絕緣材料老化而發(fā)生局部放電,放電前期未能被檢測出來,進(jìn)而出現(xiàn)絕緣被擊穿造成柜體短路而停電。
柜體絕緣材料老化引起的局部放電
對于此類原因,可以采用優(yōu)化線路運行方式,合理設(shè)置開環(huán)點;控制環(huán)境因素,防止柜體運行環(huán)境有大的變動,做好柜體密封,在柜體內(nèi)增加干燥器等。