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0 引言
高压开关柜通常是指按照系统一次接线设计方案和功能的需要，将开关电器与其他附加的元器件和测量仪表、继电保护等组成各种不同结构的户内设备或控制设备，它的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行分合、控制和保护用电设备[1]。 近年来，国内电力系统和用户已多次发生高压
开关柜爆炸的报道，严重影响人身安全和供电可靠性，需要对爆炸的原因进行分析，探索有效的对策，采用新技术提升高压开关柜的安全稳定运行水平。 1 高压开关柜爆炸的原因分析
[收稿日期] 2020-07-28
[基金项目]浙江省电力有限公司众性创新项目（编号：5211WZ20000A ）[作者简介]张繁（1973— ），男，工程师，主要从事电网检修安全管理工作。
浅析高压开关柜爆炸原因及对策
张繁，易永利，周杰，龚先鹤（温州供电公司，浙江 温州 325000）
[关键词]高压开关柜；爆炸；暂态地电压; 超声波检测
[摘 要]论述了国内高压开关柜常见的爆炸，如断路器爆炸、避雷器爆炸、凝露导致绝缘下降爆炸、生物入侵爆炸、运检人员操作不当爆炸、制造安装工艺不良导致的爆炸，分析了具体原因并探讨了应急处理措施和相应的防止对策，同时还介绍了开关柜温湿度在线检测、暂态地电压、超声波检测等新技术。 [中图分类号] TM591 [文献标识码] A [文章编号]1004-9118(2021)02-0039-04
DOI ：10.14023/jki.dqfb.2021.02.009
Analysis of Causes and Countermeasure of High Voltage Switchgear Explosion
Zhang Fan, Yi Yong-li, Zhou Jie, Gong Xian-he
(Wenzhou power supply company, 325000 Wenzhou Zhejiang)Key words: high voltage switchgear;
explosion; transient ground voltage; ultrasonic testing Abstract: It discusses some common explosion of high voltage switchgear in China, such as circuit breaker explosion, lightning arrester explosion, condensation caused by insulation falling explosion, biological invasion explosion, improper operation of transportation and inspection explosion and poor manufacturing or installation process caused explosion. The specific reasons are analyzed and emergency treatment and corresponding prevention measures are discussed. New technologies are introduced, such as on-line detection of temperature, humidity of switch cabinet, transient ground voltage, ultrasonic detection, etc.
安全管理
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电缆室、仪表室等四部分，爆炸一般发生在断路器室、母线室、电缆室等三个部分。总结近几年国内电力系统及用户高压开关柜发生爆炸的部位及原因，主要有以下几方面：1.1 断路器爆炸
kendeji
断路器因产品质量、年久失修等原因，出现未能及时发现极柱损坏、真空灭弧室密封不严和SF6断路器泄露等问题，在运行过程中发生爆炸。图1 所示为高压开关柜真空灭弧室泄漏导致爆炸。
图1 高压开关柜真空灭弧室泄漏导致爆炸
1.2 避雷器爆炸
避雷器发生爆炸有多方面的因素，如封装工艺水平、表面裂纹等产品质量原因，也有受潮、老化等原因。此外，设计与选型不匹配、操作过电压、雷击过电压也容易导致避雷器爆炸。图2 所示为高压开关柜避雷器爆炸。
图2 高压开关柜避雷器爆炸
1.3 开关柜凝露
昼夜温差大或者多雨季节，若开关室内无可靠的除湿设备，开关柜内部绝缘件会受潮，造成绝缘件表面凝露。此外，部分变电站会出现电缆沟进水的现象，排水不及时加上封堵不
严致使开关柜内湿度过大，也会产生凝露。在干燥的情况下，绝缘件表面虽有污秽但电阻很高，不会发生污闪，但受潮后污秽层电介质逐渐分解并在绝缘表面形成一层薄薄的导电液膜，使电气设备的绝缘强度大大下降[2]。若开关柜内长期出现凝露，导电部位会出现铜绿，造成接触电阻过大发热，也容易导致爆炸。图3为高压开关柜内静触头凝露的水迹及爆炸后的照片。
图3 高压开关柜内部凝露的水迹及爆炸后照片
1.4 生物入侵
高压开关柜由于封堵不严或者生活垃圾未及时清理等原因，为蛇、老鼠等生物营造了生存空间，异常情况下进入开关柜，发生带电部位相间短路或者对地放电。图4所示为高压开关柜内的老鼠。
图4 高压开关柜中的老鼠
1.5 运检人员操作不当
验收合格的开关柜，符合机械强度、装配精度以及加工精度标准，不会出现操作卡涩、插入深度不足等问题[3]。但是，部分开关柜因年久失修或者部分运检人员的开关柜操作技能欠缺，开关柜手车卡涩时，仍然强行将手车摇入开关柜，造成动触头弹簧异常受力，插入深度不够，动静触头接触电阻过大，大电流通过时异常发热恶化，进而发生爆炸。图5
为开关
柜动触头弹簧异常受力接触电阻过大导致爆炸。
玻璃纤维膨体纱
1.6 制造安装工艺不良
高压开关柜制造安装工艺不良主要体现在以下方面：高压开关柜采购的主要部件不符合要求，组装制造工艺不良；导体安装时螺栓未可靠紧固，造成带电部位虚接，接触部位发热；避雷器引线与手车间的绝缘不足，导致引线对手车放电，引发单相接地爆炸；泄压通道的安装方式不当，造成故障时，影响人身安全和其他设备安全稳定运行。图6所示为高压开关柜高压电缆和避雷器引线安装不当导致的爆炸。
图5 动触头弹簧异常受力接触电阻过大导致爆炸
图6 高压开关柜安装不当导致的爆炸
2 高压开关柜爆炸的应急处理及防止对策
高压开关柜爆炸后，需立即断开电源，做好反送电措施后开展应急抢修。对于爆炸起火情况，停电后做好人身防护立即灭火。若多台开关柜受损严重，暂无备品，可先隔离故障部位，做好安全措施，尽快恢复未受损部分的送电，尽量缩小停电范围。
2.1 防止断路器爆炸的对策
首先，严把断路器入网关，真空断路器灭弧室出厂前应逐台进行老炼试验，并提供老炼试验报告；用于投切并联电容器的真空断路器出厂前应整台进行老炼试验，并提供老炼试验报告。其次，严格执行断路器的检修周期，及时发现断路器极柱损伤等问题，采用耐压、真空度测试、SF6密度检测等手段，及时发现耐压不合格、真空度不合格或者SF6泄露等隐患，对于运行年限已久的断路器要缩短检修周期。2.2 防止避雷器爆炸的措施
进一步督促避雷器厂家提高产品质量。运检人员按照技术标准，定期开展避雷器试验，及时发现不合格产品。加强避雷器的设计选型，空气绝缘开关柜应选用硅橡胶外套氧化锌避雷器，主变压器中、低压侧进线避雷器不宜布置在进线开关柜内。
车辆调度系统流程2.3 防止开关柜凝露的措施
开关柜及装用的各种元件均应进行凝露试验，开关柜整机应进行污秽试验，生产厂家应提供型式试验报告。开展技术改造提升高压开关室的运行环境，高压开关室内环境温度超过5～30 ℃范围，应配置空调等有效的调温设施；室内日最大相对湿度超过95%或月最大相对湿度超过75％时，应配置除湿机或空调[4]。
2.4 防止生物入侵的措施
无叶风扇控制器
在日常运检工作中，要做好开关柜封堵，及时清理检修期间的生活垃圾，防止蛇、老鼠等小动物钻入，造成开关柜短路或接地故障。2.5 运检人员操作不当
加强运检人员的操作技能培训，将断路器手车推入开关柜内时，要防止倾斜，操作应平稳无卡涩，禁止强行操作，避免造成断路器的动静触头无法紧密结合。严禁运检人员擅自解除开关柜内的闭锁，防止出现断路器合闸状态摇入手车，防止断路器合闸状态合线路接地刀闸。
2.6 制造安装工艺不良
督促厂家提高产品质量，严格把控开关柜入网关。开关柜应选用 IAC 级（内部故障级别）产品，生产厂家应提供相应型式试验报告。选用开关柜时应确认其母线室、断路器室、电缆室相互独立，且均通过相应内部燃弧试验；燃弧时间应不小于0.5 s，试验电流为额定短时耐
受电流。开关柜内所有绝缘件装配前均应进行
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局部放电试验，单个绝缘件局部放电量不大于3 pC。开关柜中的绝缘件应采用阻燃性绝缘材料，阻燃等级需达到V-0级。开关柜间连通部位应采取有效的封堵隔离措施，防止开关柜火灾蔓延[4]。
开关柜内母线、电缆端子等不应使用单螺栓连接。导体安装时螺栓可靠紧固，力矩符合要求。开关柜各高压隔室均应设有泄压通道或压力释放装置。当开关柜内产生内部故障电弧时，压力释放装置应能可靠打开，压力释放方向应避开巡视通道和其他设备。检查泄压通道的安装方式，确保满足安全运行要求。新安装开关柜禁止使用绝缘隔板。即使母线加装绝缘护套和热缩绝缘材料，也应满足空气绝缘净距离要求。
2.7 防止高压开关柜爆炸的新技术
在常规红外测温巡视的基础上，可配置先进的电压、电流及温湿度传感器等感知设备，全面感知高压开关柜设备的运行状况，及时发现电压、电流、温湿度异常等情况，根据采集的数据进行预判开展主动检修。此外，可借助暂态地电压和超声局放测量技术，及时发现异常放电和异响。因为，当开关柜内某部件存在局部放电时，会产生电磁波，该电磁波通过开关柜体金属壳表面的缝隙泄露出来，在金属壳外面产生持续几纳秒的微弱暂态地电压，可以通过局部放电监测仪测量这种暂态地电压信号，从而检测出开关柜内部存在的局部放电信号。当开关柜内某部件存在局部放电时, 在产生电磁波的同时，也会伴随着爆裂状的声发射产生超声波，且很快向四周介质传播，通过超声波传感器，将超声波信号转换为电信号，就能对开关柜内的局部放电水平进行测量和定位。
参考文献
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重大反事故措施（2018修订版）[M].北京：中国
电力出版社，2018.
当允许空气和惰性气体作为具有同样换气时间的替换保护气体时，可按照2.1中的方法测量换气时间[2]。
3 注意事项
3.1 保护气体的温度
保护气体的温度应≤40 ℃，如有特殊情况可使用较高或较低的温度，但需在正压外壳上标出温度。另外需避免因保护气体温度过低而结霜结冰[2]。
3.2 保护气体的管道
保护气体的气源应设在安全区，但使用气瓶供气或者一些Ⅰ类设备除外。Ⅰ类设备需在风机或压缩机排气端安装甲烷气体探测仪。如使用压缩机供气，则压缩机的进气管道需安装在安全区。
正压外壳的排气口需远离封闭区域，如无法避免排气口在危险区，则需在排气口安装火花或颗粒隔板[2]。
参考文献
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国家标准化管理委员会爆炸性环境第1部分：设备通用要求：GB 3836.1—2010[S].北京标准出版社，2011:8.
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北京标准出版社，2018:2.
[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国
国家标准化管理委员会爆炸性环境第15部分：电气装置的设计、选项和安装：GB/T 3836.15—2017[S].北京标准出版社，2018:7.
[4] 张显力，张海鸥.防爆电气概论[M].2版.北京：机
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