一起35kV開關柜局部放電故障分析及處理

盧麗梅

摘要： 通過某地區一座110kV變電站發生的35kV高壓室內開關柜的局放放電故障案例，結合超聲波和暫態地電壓兩種檢測方法，對開關柜帶電檢測數據進行了分析，推測了導致柜內放電的原因，確定了缺陷類型及嚴重程度，對缺陷進行了初步定位分析與缺陷處理。總結了運行經驗，提出了相關的建議。

Abstract： Through the case of partial discharge of 35kV high voltage indoor switchgear in a 110kV substation in a certain area， the detection data of switchgear charging is analyzed combining two methods of ultrasonic and transient voltage detection， the cause of the discharge inside the cabinet is speculated， the type and severity of the defect is determined， the initial positioning analysis of the defect and defect handling are carried out， the operational experience is summarized， and the relevant recommendations are made.

關鍵詞： 開關柜；暫態地電壓法；超聲波法；分析；處理

Key words： switchgear；transient voltage method；ultrasonic method；analysis；treatment

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）10-0210-03

0 引言

35kV金屬封閉式開關柜在變電站中得到了大量的廣泛使用，是目前電力系統中非常重要的電氣設備，開關柜在正常運行中，由于柜內電氣設備受到環境溫濕度、灰塵、過電壓等的影響，會發生局部放電的現象，其局部放電的快速準確測試對于保障電網的安全穩定運行、提高供電可靠性具有重要意義。暫態地電壓法與超聲波法的檢測技術及特點使其適于高壓開關柜局部放電的檢測，下面將通過對某110 kV變電站35kV開關柜局部放電數據異常分析為例，詳細介紹這兩種方法對設備異常進行診斷及處理。

1 異常情況

1.1 設備基本情況

設備基本情況如表1所示。

1.2 設備測試情況

2016年05月11日，運行人員在巡視某110kV變電站35kV高壓室時，聽到輕微間歇地放電異音，通知檢修專業后，試驗人員趕到現場，使用UltraTEVPlus+測試儀；對110kV該變電站35kV高壓室內開關柜進行暫態地電壓測試（TEV），同時進行了超聲波局部放電測試（兩種檢測方法的數據如表2）。

由此可見：35kVⅡ母PT開關柜的數據明顯與其他開關柜的檢測數據有區別，測試數據以駝峰形分布。35kVⅡ母PT開關柜前上部（母線倉部位）超聲波值達到28dB，暫態地電壓相對值最大為44dB，根據國網公司帶電測試技術規范標準（Q/GDW 11060-2013《交流金屬封閉開關設備暫態地電壓局部放電帶電測試技術現場應用導則》及《變電設備帶電檢測工作指導意見》運檢一【2014】108號文件，超聲波數值≤8dB 時為正常，>8dB且≤15dB為異常，超聲波數值>15dB為缺陷；暫態地電壓相對值≤20dB為正常，>20dB為異常，在30dB為嚴重，因此判斷此開關柜存在局部放電缺陷。

2 原因分析

經過與超聲波及暫態地電壓局部放電檢測數據的對比驗證，發現兩種方法判斷的放電位置基本吻合，都存在于35kVⅡ母PT開關柜前部，通過平分面法對該缺陷進行定位，結合缺陷部位局部放電特征的分析，定位結果顯示該缺陷可能位于35kVⅡ母PT開關柜上部母線倉母線排A相支柱絕緣子附近，由于開關柜內視線受阻，未能確認具體放電部位，為此，對存在缺陷的開關柜運行環境及周邊環境進行了進一步觀察分析，發現以下特點：

①因北方春季氣候特點，110kV該變電站位于山頂上，與同類變電站相比海拔較高，晝夜溫差大，開關室電纜溝內也有潮氣上升，開關柜內潮氣不易散去，且5月10日發生大范圍降雨，造成柜內絕緣介質受潮，致使絕緣介質絕緣性能下降。

②110kV該變電站地處山西北部煤電基地，變電站西北方向約2公里處有水泥廠，變電站污穢等級達到三級，空氣質量較差，經與當地人員了解，每年有部分時間天氣狀況較差，霧霾較重，空氣中的懸浮顆粒可能從開關柜上部的散熱孔進入開關柜內部，造成母線倉內積污，支柱絕緣子等絕緣介質絕緣性能下降。

③開關柜內由于電磁場比較集中，對于絕緣薄弱的部位影響較大，長時間的運行，較強的電磁場強破壞了四周的絕緣介質，從而形成局部放電。

正是由于該開關柜存在的這些特點，為局部放電的發生埋下隱患，因此針對這起局部放電，初步認定放電部位可能為35kVⅡ母PT開關柜上部母線倉母線排A相支柱絕緣子。

3 缺陷處理

當開關室內背景噪聲值在20dBmV以下時，實測值在30dBmV以上，則說明開關柜存在局部放電現象，表示嚴重。為了排除故障，制定了停電檢修缺陷處理方案。在2016年05月12日，對該110kV變電站35kVⅡ母及所帶設備停電檢修，進行了交流耐壓試驗，發現35kVⅡ母PT開關柜上部母線倉母線排A相支柱絕緣子有明顯放電現象，現場打開35kVⅡ母PT開關柜頂部母線倉蓋，發現母線倉內積污嚴重，同時發現母線排A相支柱絕緣子上有沿面閃絡放電痕跡，而且伴隨有燒傷現象。隨后將母線倉進行了徹底的清掃，并更換了A相支柱絕緣子。再對其做交流耐壓，絕緣合格，且無異響。送電后運行24h再次對該開關柜進行局放測試，暫態地電壓及超聲局放數據正常（測試數據如表3），放電缺陷消除。

4 結論

經過暫態地電壓、超聲波兩種測試手段，對所發現的問題進行了缺陷處理，證實了該110kV變電站35kVⅡ母PT開關柜上部母線倉積污嚴重，主要是由于前期數日的降雨導致母線排A相支柱絕緣子受潮，引起了絕緣性能下降，從而造成了局部放電故障的發生。

5 經驗體會

暫態地電壓（TEV）、超聲波測試技術對開關柜類等密閉設備的局放測試具有較強的敏感度，能夠及時有效發現開關柜在運行過程中隱藏的缺陷，因此，我們應定期開展開關柜暫態地電壓、超聲局放信號檢測，運用橫向、縱向比較法進行分析判斷，必要時縮短檢測周期。當發現設備存在疑似放電故障時，充分利用暫態地電壓、超聲波、特高頻等多種測試手段，進行聲電聯合測試，通過多角度、全方位進行排查，降低誤判斷概率。對于存在暫態地電壓、超聲局放信號的開關柜，可采用工頻交流耐壓試驗和開關柜暫態地電壓、超聲局放信號檢測相結合的診斷方法，事實證明該方法簡單有效。

①針對此次故障，為了避免這種現象的再次發生，建議對于運行環境較差的開關柜，所以應在驅潮、防污等方面多加考慮，設計有利于改善柜內設備運行狀況的裝置或開關柜結構。

②開關柜超聲波檢測具有很強的方向性，在檢測中可以通過移動傳感器來觀察放電強度，從而尋找放電源。但是檢測時必須注意可能存在的干擾源，如風機、熒光燈等。

③對于設備內部放電，可以將一次設備外殼、工作接地，其他參考柜體也接地，可以模擬在開關柜內真實運行情況，經證明效果良好。

④開關柜帶電檢測技術對檢測人員要求較高，因此檢測人員要具有高度的責任心、求真的態度、標準化的操作、嚴謹的診斷分析才能完成檢測工作。在異常數據分析中，一定要結合設備運行環境及周邊環境等因素綜合考慮，才能避免誤判斷等。

6 結束語

開關柜帶電檢測中，超聲波和暫態地電壓檢測技術是目前應用最廣泛的兩種手段。其檢測方法和判斷依據都具有完善的理論支持。本次35kV開關柜帶電檢測發現缺陷的故障分析，為今后開關柜安全穩定運行提供了寶貴的經驗。

參考文獻：

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[2]李梵，宗傳帥，陳永林，李明明.35kV開關柜局部放電故障處理[J].電工技術，2017（05）：86-87.

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