一起10kV母線局放缺陷處理分析

朱葉鑫

(廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

一起10kV母線局放缺陷處理分析

朱葉鑫

(廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

基于對一起在高壓試驗中出現10kV母線局部放電缺陷的分析及處理，探討母排對絕緣套管內金屬隔板局放的形成原因，并找出此類局放的比較簡便的處理方法。為同類缺陷提供日常維護、試驗及檢修的相關經驗。

局放;氣隙;缺陷;半導體

1 引言

局部放電的存在并不影響電氣設備的短時絕緣強度，但如在不可恢復的絕緣中存在局部放電現象，這些微弱的放電能量和由此產生的一些不良效應，可以慢慢積累，甚至損壞絕緣，最后導致整個絕緣被擊穿，使絕緣壽命降低和影響安全運行。所以在發現局放現象時，必須盡快進行處理，防止缺陷發展而發生事故。

目前，大多數10kV母線橋會通過絕緣套來進行穿墻或者穿過10kV開關柜間擋板，并且在絕緣套管內增加一塊隔離板填充套管與母排之間的空隙，同時能起到相鄰兩柜體隔離的作用。在新投運的設備中，由于絕緣性能及環境因素較好，氣隙在投運前的高壓試驗中并不會出現明顯的局放現象。但投運后在運行電壓作用下，隨著運行時間的增加和絕緣環境的劣化，甚至母排在運行中發熱產生的輕微變形，使得氣隙間隔發生變化等原因都可能會導致產生局放現象。若不進行處理，當局放發展到一定程度時，將對絕緣件或者導電體產生損傷，甚至釀成事故。

2 發現局部放電

2.1 運行發現缺陷

珠海110kV某變電站，由于設備投運時間較長，運行人員加強日常巡視。在巡視中，發現10kV高壓室內出現“吱吱”均勻放電聲音。但是在運行設備的背景噪聲下，無法判斷確切的聲源位置。

2.2 尋找局部放電位置

高壓試驗班組對10kV母線橋進行局放試驗時，使用直流高壓試驗儀器向10kV母排加壓，在加壓至接近運行電壓時出現人耳可聽的清晰局部放電聲音。此時，使用聲測設備在設備間進行數據收集，初步判斷局放電位置。檢修班組在停電狀態下，拆除母排密封板，尋找放電痕跡，查找肉眼可見的如金屬電化學腐蝕生銹、燒傷變色等放電后的特征現象，借此找到放電點。最后確定放電點有5個，這些點十分相似，如圖1所示(圓圈所示位置)，都是絕緣套管內金屬隔板與母排的接近點。圖中可見燒傷現象明顯，產生了很多的銹屑，并且金屬隔板已經嚴重銹蝕。

圖1

3 確定局放處理方法

這種局部放電，其實是因為母排與金屬隔板之間，存在一個小間隙。這個間隙在這里工頻運行條件下，可以看作一個電容。隔板與母排之間會產生電位差，也因此它們之間的空氣間隙會存在電場。又因為母排并非與隔板平行，所以各處的電場強度并非絕對均勻。由于空氣間隙絕緣性能較低，在均勻場強中，由電壓與場強之間比較簡單的關系E=U/d可大致推斷，當電壓一定時，局放一般發生在空氣間隙最小處(即電場強度最大的地方)。［1］

我們可以使用兩種方法進行處理:

①增大母排與隔板之間的空氣間隙距離，降低電場強度;

②使母排與隔板之間等電位，消除電位差。

對于第①種方法，操作比較困難。因為進行機械加工，耗時長，工作空間狹小，且難以計算所要進行的加工量，不宜現場迅速進行;第②種方法，則需要將母排與隔板進行短接，消除電位差即可。

其實對于第②種方法，我們并不需要母排進行加工安裝螺絲加裝短接線。

從高壓電纜的減少局放的方法可以了解到，在電纜結構上有一層用于改善電場分布的所謂“屏蔽層”。因為電纜的多芯結構，使之與絕緣層之間容易形成空氣間隙，而導體表面不可能完全光滑，在毛刺或者不平整的地方，電場并不會均勻分布，可能會在尖端毛刺的地方使電場集中從而產生強電場，導致電纜局部放電。因此，電纜中設置了兩個屏蔽層，即內屏蔽層和外屏蔽層。［2］電纜中的內屏蔽層，就是在導體表面加一層半導體軟性材料，填充導體與絕緣層之間的氣隙，這樣半導體與被屏蔽的導體等電位并與絕緣層良好接觸，使得電場均勻分布，從而避免在導體與絕緣層之間發生局部放電。而在絕緣表面和護套接觸處也可能存在間隙，在絕緣層表面加一層半導體材料，它與被屏蔽的絕緣層有良好接觸，又與金屬護套等電位，從而避免在絕緣層與護套之間發生局部放電，這一層屏蔽就是所謂的外屏蔽層。

電纜與母排，在局放的發生原因這點上具有一定的相似性，都是由于接觸不緊密，產生空氣氣隙，在一定的外加電壓下，形成不均勻電場，在電場強度極大點，由于空氣的擊穿電壓比較低，高電壓作用下，容易產生空氣間隙絕緣擊穿現象而引起局部放電。我們可以進行借鑒嘗試，使用半導體材料填充母排與金屬隔板之間的間隙，均勻強電場，提高擊穿電壓，防止局放現象的出現。

4 處理

準備好半導體材料，如半導體泥或者半導體膠帶，清潔好母排、金屬隔板和絕緣套管中的銹屑和已被腐蝕部分。然后使用小扁平鐵棒將母排輕輕的撬起一點，注意不能過于用力損傷母排或絕緣套管。在放電點間隙塞入半導體泥或者墊入折疊好的半導體膠帶。最后抽出鐵棒，確定母線已壓緊半導體泥或者半導體膠帶，并且認真檢查無肉眼可見縫隙或松動。

繼續采用同樣方法處理完所有發現的放電點。

5 檢驗處理效果

高壓試驗班組對處理完成后的10kV母線進行局放試驗，使用直流高壓試驗儀器向10kV母排加壓。在升壓至運行電壓過程中，設備未出現人耳可聽的放電聲響。使用聲測設備對原來放電部位進行測試也未收集到異常噪聲數據。

繼續提升電壓，最后將試驗電壓提升至15kV，在使用聲測設備收集數據，原局放點依然無異常噪聲，其他設備亦均無異常噪聲。

至此，判斷缺陷消除，未產生新的缺陷。

6 總結

局部放電，一般并不會立即導致故障，所以常常將之稱為缺陷。從局放出現到設備損壞，可能要經歷幾個月甚至幾年。本文中的局放缺陷是出現在金屬與金屬間的氣體間隙之中，但是金屬與絕緣件之間的局放現象也并不少見。尤其對于運行時間較久的設備而言，局部放電更是常見的缺陷。但是不能放任局放發展，因為局放伴隨產生的一系列電化學反應對絕緣件及金屬導體的損害是一個不斷積累的不可逆過程。更早更快的處理能夠有效延長設備使用壽命和提高設備穩定性。

由于電場不均勻產生的間隙放電，利用半導體材料的特性——“高電場下均勻電場，減小電場應力”，采用半導體填充的方法，在空氣間隙間塞入半導體泥或者半導體膠帶，由于其附著力好，形態可變，可以適應許多場合下的使用要求。不單單對金屬與金屬之間的放電可以采用這種方法，對于像導電體對絕緣件等等的這類狹小空氣間隙引起的局部放電缺陷，在機械加工不方便并且確保填充半導體能夠牢靠地固定在間隙之中的時候，也可以借鑒本文中的處理方法進行處理。

［1］ 潘浩，殷慶鐸，高文勝．固體絕緣中氣隙尺寸對局部放電過程的影響［J］．高電壓技術，2008(3)．

［2］ 陳騰彪，鄔韜，羅致遠，等．一起110kV電纜中間接頭故障分析［J］．企業科技與發展，2012(10)．

Analysis and Treatment To Defect of 10kV Busbar Partial Discharge

ZHU Ye-xin
(Zhuhai Power Supply Bureau，Guangdong Power Grid Company，Zhuhai519000，China)

Based of analysis and treatmentof the 10kV busbar in high voltage testof partial discharge defect，discuss the reason of partial discharge between busbar and metal partition on insulating casing，and find outan easy way to solve this kind of partial discharge.Provide experience of the similar defect for routinemaintenance，testing and maintenance.

partial discharge;air gap;defect;semiconductor

TM85

B

1004－289X(2013)05－0095－03

2012－12－02