KYN-28型開關柜局部放電故障解析及檢測方法

李方

（陜西省地方電力（集團）有限公司寶雞供電分公司，陜西 寶雞721000)

高壓開關柜是電力系統發電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護的作用，對電網安全運行和正常供電有著重要影響。因此對高壓開關柜的日常巡視檢測就顯得尤為重要，當發現開關柜存在局部放電現象，應該及時檢查、準確分析原因、積極采取措施，防止故障蔓延惡化而導致事故發生，保證電力設備安全穩定運行。

1 典型案例解析

運行中的KYN-28 型開關柜不同其他戶外開關設備，它無法直接從外部檢測，同時也無法直接觀測內部運行狀態，鑒于開關柜的安全運行能直接影響電網的可靠運轉。目前，我們采用的是超聲波和暫態地電波（TEV）檢測高壓開關柜局部放電，同時結合紅外熱成像測溫綜合判斷開關柜運行狀態。

1.1 35 kV兩亭變3500開關柜局部放電故障

2018 年4 月19 日，維操站巡視人員對35 kV 兩亭變高壓室例行巡視，明確聽到35001 母線分段刀閘柜中有異常放電聲，迅速上報上級領導。當天寶雞供電分公司生產技術部會同修試中心、運行中心等相關部門到達該變電站進行排查消缺，修試中心利用超聲波和暫態地電波（TEV）對3500母聯開關柜及35001 母聯刀閘開關柜再次檢測，確認柜內存在異常聲響，決定對其停電檢測，防止因放電加重威脅設備安全，如圖1所示。

圖1 開關柜內超聲波檢測情況

1.2 原因分析

1.2.1 內部絕緣受潮

檢修人員在檢查開關柜柜體時發現，開關柜為全封閉式結構，沒有透氣孔，電纜溝上來的潮氣易積聚在柜內，柜內內壁側有水珠狀印跡，加之柜內通風不暢，環境溫度變化跨度大，易產生凝露，造成絕緣強度降低，設計制造時柜體結構未充分考慮合理有效的自然通風散熱問題。

35 kV 兩亭變位于麟游縣城西部，海拔高度：1346 m，屬溫帶半濕潤—濕潤季風氣候區，氣候的特點是熱，日晝溫差大，年平均氣溫為9～10 ℃。高壓室內通風窗口設計不合理，采光條件極差，開關柜常年處在陰暗、潮濕的環境下，易產生凝露閃絡，造成開關設備絕緣受損。

1.2.2 絕緣材料老化

高壓開關柜柜內絕緣擋板表面粗糙，邊沿有毛刺，母線及絕緣護套有明顯放電痕跡。絕緣擋板、套管、觸頭罩等絕緣材料在廠家制造過程中、出廠試驗過程中易造成絕緣破壞，遇到空氣濕度大、污穢嚴重時會導致吸潮凝露，增大表面泄露電流。介質受潮、有破損時表面游離電子增加，引起傳導電流增大、絕緣電阻相應降低，下降到一定程度時即引起局部沿面放電閃絡。

35 kV兩亭變緊挨麟游縣城與某煤礦運煤公路，周邊煤灰、灰塵較大環境惡劣，致使站內電力設備易引起污閃，如圖2所示。

圖2 開關柜局部放電情況

1.2.3 施工工藝不規范

高壓室電纜溝施工工藝粗糙，溝內未嚴格壓光處理，經后續改造致使個別蓋板不能正常到位，溝內封堵不嚴，水汽、塵土通過開關柜底部縫隙進入柜內部，凝露積塵加重。同時，3500開關柜與35001開關柜內銅母排與絕緣擋板間隙小，母線擊穿絕緣護套與柜內絕緣擋板之間發生間歇放電，熱縮絕緣管安裝工藝不規范，施工人員工藝粗糙，造成套管表面毛刺較多未及時清除，共同造成放電現象。

1.3 防范措施

明確該起故障的主要原因后，針對該類事故，筆者認為應采用以下3 個方面的措施，來保證變電站高壓開關柜的正常工作，確保電網設備安全、可靠運行。

1.3.1 設備拆除及更換

將開關柜內3500 母聯開關柜及35001 母聯刀閘開關柜內絕緣擋板及護套進行拆除更換，嚴格按照施工工藝要求，確保絕緣材料的質量和安裝效果。

1.3.2 設備清掃及防潮

對35 kV 母線全面清掃，清除開關柜內附著的煤灰、灰塵及水漬，對35 kV 母排上的絕緣套管邊緣毛刺進行打磨，保持室內氣流暢通，同時，在高壓室內加裝除濕器，使室內空氣濕度達到電氣設備要求的標準值，在開關柜內放置吸潮劑，避免產生凝露閃絡。

1.3.3 設備巡視及檢測

加強高壓開關柜的日常巡視檢查，增加開關柜超聲波、熱成像測溫及暫態地電波（TEV）檢測次數，依照設備監測數據持續跟蹤檢測，通過歷年設備檢測數據的橫向、縱向對比，對運行中的開關柜提出運行狀態評估。

2 事件思考

通過深入解析KYN-28型開關柜局部放電故障，針對其絕緣材料受高溫、高壓、油污、化學物質、振動等各方面作用下絕緣性能易下降，造成局部放電現象。因此，對此類運行中的開關柜進行全面檢測提出了更高要求，結合設備實際情況，避免類似故障事件的發生，應做到以下2方面。

2.1 熟悉開關柜局部放電的檢測方法

2.1.1 暫態地電波（TEV）檢測

在高壓開關柜內發生局部放電時，電量先聚集在接地屏蔽內表面，屏蔽層通常在絕緣部位、墊圈連接、電纜絕緣終端等部位，當開關柜內部元件對地絕緣發生局部放電時，高頻信號由此傳輸到設備屏蔽外殼，小部分放電能量會以電磁波的形式轉移到柜體的金屬鎧裝上，在設備表面產生感應電流。因此，可實時監測開關柜在運行過程中的局部放電情況，地電波（TEV）檢測可以及時對絕緣異常狀態和放電活動做出預警。

2.1.2 超聲波檢測

利用超聲波檢測技術對高壓開關柜內部缺陷進行無損探傷，超聲波在柜內傳播時遇到不同界面將有不同的反射信號，這些反射信號傳遞到探頭的時間差，可以檢查柜內內部缺陷。同時，根據反射信號的有無和幅度的高低，可對缺陷的有無和大小預判評估，通過測量入射波與反射波之間的時差，可確定反射面與柜內金屬表面上入射點的距離。

2.2 掌握開關柜局部放電的技術分析

2.2.1 橫向分析法

對同環境、同狀態下運行的開關柜檢測結果做出橫向比較。例如在相同條件下某一開關柜的檢測結果數值大于現場背景值及其他開關柜的測試結果，

則可以確定該設備可能存在缺陷。

2.2.2 趨勢分析法

針對同一開關柜，分析在不同季節周期、不同運行時間段的檢測結果，進行縱向比較來判斷開關柜的運行狀態。根據特定周期檢測開關柜保留每次的檢測結果，后續就可以根據檢測結果對設備局部放電狀態變化的趨勢進行分析和狀態評價。

2.2.3 閾值比較法

即提供判斷局部放電故障臨界值，將其與開關柜的檢測結果做出比較，分析結果判斷開關柜的運行狀態。例如高壓室內背景值與開關柜測試值都在20 dB以下時，則開關設備正常；下一個周期進行巡檢，開關室內背景值在20 dB 以下，而某一開關柜測試值在20～30 dB，則對開關柜應加強關注并縮短檢測周期，觀察檢測幅值的變化趨勢；再次檢查異常開關柜，同樣背景值在20 dB 以下，而某一開關柜的測試值大于30 dB，則該開關柜有局部放電現象，應使用定位技術對放電點進行定位。

3 結束語

KYN-28 型開關柜是變電站重要組成部分，局部放電故障具有一定的復雜性，不能及時發現此類缺陷，未采取行之有效的預防措施，就可能造成嚴重的電力事故。在實際檢測過程中，要選擇合理、適用的檢測方法與技術分析，及時消除設備故障，保證開關柜安全可靠運行。