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化工廠6kV電氣設備絕緣防護探索與實踐

文檔作者：賈存真，常輝文檔來源：蘭州石化公司電儀事業(yè)部		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月13日
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[摘要]
關鍵詞
0引言
化工廠6kV電氣設備絕緣防護探索與實踐
賈存真，常輝
(蘭州石化公司電儀事業(yè)部，蘭州 730000)
某化工廠6kV電氣設備絕緣擊穿引發(fā)的供電系統(tǒng)事故多發(fā)，給廠區(qū)正常的3-藝生產造成很大影響。為了減少
6kV電氣設備絕緣擊穿故障，對6kV電氣設備的絕緣防護技術進行探索與實踐，取得了一系列的實踐成果。
供電系統(tǒng)絕緣子絕緣擊穿防護4~x_)--
2012~2013年，某化工廠6kV電氣設備絕緣擊穿引
發(fā)的短路事故發(fā)生了多起。2012年9月25日18時35分
21秒，#44變電所#3水泵電機A相線圈單相接地，致
使系統(tǒng)B、C相電壓升高；4分3秒后，#1水泵電機C相
絕緣被前述單相接地引起的過電壓擊穿，致使系統(tǒng)A、C
相出現(xiàn)相間短路，整個6kV系統(tǒng)電壓波動，對石化廠4套
裝置的生產造成很大影響。2012年10月2日0時41分49
秒，#8變電所6kV III段電容器絕緣子發(fā)生閃絡事故，致
使系統(tǒng)出現(xiàn)三相短路故障，整個6kV系統(tǒng)電壓波動，對橡
膠廠5套裝置的生產造成很大影響。2013年3月22日lO
時55分，#28變電所P-101A石腦油泵電機C相絕緣子
因爬電距離不夠而出現(xiàn)單相間歇性接地故障，引發(fā)三相電
壓振蕩，幾秒后接地弧光造成電機引線接線盒內三相短
路，致使整個6kV系統(tǒng)電壓波動，對石化廠2套裝置的生
產造成很大影響。
為了最大限度避免因電氣設備絕緣擊穿而引發(fā)的供電
系統(tǒng)故障，2013年3月～2014年1月，對所管轄的6個
6kV變電所的母線、60臺6kV電機的引線、2O面電容器
柜及148條6kV電纜進行了絕緣防護的探索與實踐。
1絕緣防護的實踐成果
1．1消除絕緣介質與導體間的氣隙
氣隙場強與固體介質場強的關系[1 為：
一嘉E
式中，E 為氣隙場強；E 為固體介質場強；e 為固體介
質的介電常數(shù)(一般取2．5～6)。
由于氣隙內的場強要比固體介質內的場強高得多，而
氣隙的介電強度又比固體介質的介電強度低，因此當電壓
達到一定值時，氣隙內會出現(xiàn)局部放電。
在對電機引線做絕緣防護前，引線接線柱的四方形部
位及四方形部位與導線的連接處都是裸露的，這就使它們
與穿心絕緣子內壁間存在氣隙。電機引線的這種制造方式
收稿日期：2015—02—03
本：身存在缺陷，其危害是氣隙局部放電使穿心絕緣子內壁
發(fā)熱，同時一旦氣隙放電，絕緣子內壁的安全爬電距離就
會縮小，引發(fā)絕緣子閃絡的可能性就會增大。
在對6kV電機引線做絕緣防護的過程中，用熱縮管將
引線絕緣熱縮處理到引線接線柱四方形根部(如圖1所
示)，同時用絕緣性能較好的平面密封膠涂抹接線柱四方
形未熱縮部位。這樣便消除了接線柱四方形部位導體、接
線柱四方形未熱縮部位與穿心絕緣子內壁間的氣隙，從而
使原安裝方式中的氣隙不復存在，保證了穿心絕緣子的正
常安全運行。
I 圈1 熱縮到引線接線柱四形根部圖
1．2檢查、確認絕緣子的爬電距離
對于高壓電機接線盒及開關柜、電容器柜內環(huán)境，絕
緣子爬電距離確定基本原則為不小于1．48～ 1．6cm／
k ，因此6kV電機接線盒及6kV開關柜、電容器柜內
絕緣子爬電距離不小于8．88～9．6cm。
在處理6kV電機引線過程中，根據(jù)帶電體爬電距離不
小于90mm的要求，對所有6kV電機接線盒內引線絕緣子
進行爬電距離檢查、確認，對安裝方式不當導致絕緣子爬
電距離小于90ram的缺陷進行整改。同時，也對2O面電
容器柜及6個6kV變電所開關柜的每個支撐絕緣子進行了
測量、檢查，其爬電距離均符合要求。
1．3減小絕緣子表面電導
干燥、清潔的絕緣子表面電導很小，而其表面超薄的
一層水膜就能造成明顯的電導，若水分之外還有污穢，則
其表面電導將極為顯著地增大。PRTV等弱極性介質的分
子與水分子的附著力小于水分子的內聚力，水分子在其表
面形成不了連續(xù)的水珠，故其表面電阻率很高，放電現(xiàn)象
不易發(fā)展，閃絡電壓會顯著提高。
電工技術I 20151 8期I67
在絕緣防護過程中，對所有6kV電機的接線盒內絕緣
子、電容器柜內絕緣子、6kV 開關柜內絕緣子涂刷
PRTV，使整個供電系統(tǒng)絕緣子承受閃絡電壓的能力顯著
增強。
1．4改進電機接線盒內引線與電纜的連接方式
將部分電機接線盒內引線與電纜通過穿心絕緣子(套
管絕緣子)連接改為直連式連接， 以減少滑閃放電。
套管電場屬于具有強垂直分量的極其不均勻電場，由
于套管與法蘭接觸的邊緣電場極強，因此在不高的電壓下
法蘭邊緣會出現(xiàn)電暈放電。當電壓超過某個臨界值時，絕
緣子沿面還會出現(xiàn)樹枝狀火花，這種現(xiàn)象也稱為滑閃放
電。一旦出現(xiàn)滑閃放電，即使外部電壓增加不多，放電火
花也會延伸到另一極，形成閃絡擊穿。
滑閃放電特征：在高頻電壓下出現(xiàn)滑閃放電的電壓明
顯降低；隨著電壓的升高，滑閃放電長度增加非?？?，靠
單純增加絕緣子沿面的爬電距離來抑制滑閃放電的效果非
常有限；穿心絕緣子厚度越薄，滑閃放電長度增加就越
快。因此，要減小滑閃放電就需要抑制電壓變化速度；增
大穿心絕緣子導桿與絕緣子外壁法蘭間的電容(這可以通
過增加穿心絕緣子厚度與選用介電常數(shù)較小的絕緣介質來
實現(xiàn))；均勻絕緣介質表面電場，如在靠近法蘭處涂半導
體釉。
由于在電機接線盒內安裝成形的穿心絕緣子減少滑閃
放電可以采取的措施非常有限，因此在進行電機引線絕緣
防護時，拆除接線盒內發(fā)熱變色、表面滑閃放電的穿心絕
緣子，將電纜與電機引線的連接方式改為直連式。
在電機引線絕緣防護過程中，發(fā)現(xiàn)有5臺電機的穿心
絕緣子發(fā)熱變色，表面滑閃放電。為了杜絕滑閃放電引發(fā)
閃絡事故，拆除了現(xiàn)場有滑閃跡象的327泵房#3／#4／
#57k泵電機及306B泵房#1／#3水泵電機的穿心絕緣
子，將電纜與電機引線的連接方式由套管絕緣子連接方式
改為直連式(如圖2所示)。
? 囊■ 絕緣子被取消
圖2 電機引線由套管絕緣子連接方式改為直接連接
1．5規(guī)范絕緣材料使用范圍
對現(xiàn)有的各種電氣絕緣防護材料進行絕緣性能及耐溫
性能試驗。通過分析試驗數(shù)據(jù)并結合現(xiàn)場實際工作，對各
種絕緣材料的使用范圍進行規(guī)范。各種絕緣防護材料絕緣
性能及耐溫性能試驗數(shù)據(jù)見表1。
在未對各種電氣絕緣防護材料進行絕緣性能及耐溫性
能試驗前，各種防護材料的種類及用途不甚清晰，于是對
電機引線、6kV母線、6kV電纜外皮的防護進行了各種嘗
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試。對于電機引線，主要采用云母帶和聚酯亞胺帶進行防
護，在內層先用云母帶半疊壓繞包兩層，中間層用聚酯亞
胺帶半疊壓繞包兩層，最外面用塑料膠帶繞包出相色，該
做法利用了云母帶的自粘性及聚酯亞胺帶的強絕緣性和耐
高溫特性。對于6kV母線及電纜外皮，嘗試用高壓自粘帶
進行防護。
表1 電氣絕緣材料耐壓、耐溫性能表
絕緣性能 耐熱性能
(單層擊穿電壓)
序號 材料名稱 試驗數(shù)據(jù) 使用注意事項
廠家 試驗 廠家指標
指標 數(shù)據(jù) (權限溫度)
，℃ 開裂／變形 溫度／"C
一
、低壓
1 黑膠布 0．85kV <80 膠干 200
6．5kV
2 塑料帶 0-8kV <80 開裂 47 不宜拉伸過大
，
3 塑料絕緣膠帶 3．8kV <70 開裂 l0o 不拉伸
5kV
4 熱縮管(低壓) 11 5kV 4105 變形 100
二、高壓
5 黃蠟綢布(帶) 5．5kV <130 變硬 250
4kV(拉伸)
6 絕緣自粘帶 10kV 12 5kV <75 開裂 50 不宜拉伸過大
(不拉伸)
7 熱縮管(高壓) 25kV <105 變形 200
8 聚醣亞胺膠帶 5kV 5．5kV <160 變形 290
聚氯乙烯玻璃
9 纖維漆管 4kV 4．75kV <90>

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