一起35 kV開關柜異響的故障診斷與分析

高志飛，李秀旗

（內蒙古電力（集團）有限責任公司烏蘭察布供電分公司，內蒙古 烏蘭察布 012000）

0 引言

6～35 kV高壓開關柜是電力系統中分布面廣、應用量大的開關設備，用于電力系統發電、輸電、配電、電能轉換以及消耗中起通斷、控制或保護等作用[1-2]。由于各種原因，開關柜在電網運行中發生事故較多，據現場統計，6～35 kV開關柜事故約占各電壓等級開關設備故障總和的50%以上，嚴重威脅電網的安全穩定運行[2-4]。

文中針對一起35 kV開關柜異響故障案例進行分析，通過帶電檢測與停電檢查試驗相結合驗證進行現場處理，并給出了相應預防措施與建議，為現場故障診斷分析提供技術參考。

1 故障簡介

2019年11月25日，220 kV某變電站巡視人員發現高壓室35 kV開關柜存在異響，高壓試驗人員使用上海華乘科技有限公司生產的PDS-T90局放檢測儀對進行暫態地電壓、超聲波和特高頻局部放電普測，在35 kV石窖溝378開關柜柜后檢測到異常超聲信號及特高頻信號，通過聲電聯合定位確定放電點大致位置，位于柜后B、C相穿柜套管處，結合超聲波與特高頻檢測數據，綜合判定為電暈放電，停運開關柜檢查處理，并驗證檢測結論的準確性。

開關柜為安德利集團有限公司生產，型號為XGN17-40.5，出廠日期為2016年04月。

2 局部放電帶電檢測

2.1 暫態地電壓檢測數據分析

測試數據見表1。

表1 暫態地電壓測試數據dB

說明：35 kV石窖溝378開關柜暫態地電壓檢測值如上表，根據文獻[5]8.5異常結果分析方法：

1）開關柜檢測結果與環境背景值差值大于20 dB；

2）開關柜檢測結果與歷史數據的差值大于20 dB；

3）該開關柜檢測結果與臨近開關柜檢測結果的差值大于20 dB；

依據導則規定的縱向分析法、橫向分析法，35 kV石窖溝378開關柜暫態地電壓檢測結果未見異常。

2.2 特高頻檢測數據分析

如圖1所示，特高頻測試檢測到異常信號，信號幅值最大為54 dB，特高頻工頻相關性較強，放電次數較多，PRPS&PRPD圖譜工頻周期內出現一簇脈沖信號，每簇信號參差幅值分布較分散，初步判斷為電暈放電。

圖1 特高頻PRPS&PRPD圖譜/特高頻周期圖譜

2.3 超聲波檢測數據分析

如圖2所示，超聲波AE幅值測試超聲周期最大幅值32 dB，頻率成分1大于頻率成分2，AE波形圖譜每周期一組，且相位寬度較寬，符合電暈放電的典型圖譜，根據文獻[6]超聲波局部放電檢測判據（見表2）對結果進行分析。

圖2 超聲波幅值/波形/超聲信號最大點/相位圖譜

表2 超聲波局部放電檢測指導判據

35 kV石窖溝378開關柜超聲波檢測幅值>8 dB，有明顯聲音信號，判斷開關柜有明顯的放電現象，初步判定為電暈放電。

結論：35 kV石窖溝378開關柜內存在低能量放電，超聲波與特高頻檢測數據分析綜合判定為電暈放電，確定放電點位置在柜內穿柜套管處，建議停運378開關柜檢查處理。

3 停電檢查處理

依據帶電檢測結果分析，將35 kV石窖溝378開關柜停電檢查，檢修試驗人員對柜體內部進行檢查，發現電纜出線口處封堵不良，B、C相穿柜套管內有較多綠色金屬粉末，B、C相引流排表面銹蝕嚴重，穿過套管部分的引流排未加裝絕緣護套且穿柜套管內未加裝等電位線，如圖3-6所示。

圖3 綠色金屬粉末

圖4 引流排氧化銹蝕

圖5 電纜處封堵不良

圖6 引流排放電點

現場檢修人員對引流排表面打磨并加裝熱縮絕緣護套，更換帶有等電位線的穿柜套管，如圖7、圖8所示。對柜內其它的設備進行酒精擦拭，并重新封堵電纜及其它出線口處，之后安裝引流排、穿柜套管，安裝后進行高壓試驗檢查，柜內套管、斷路器、計量及保護電流互感器試驗均通過，局部放電檢測數據顯示正常，柜內引流排和穿柜套管處均未出現放電現象。

圖7 加裝絕緣護套

圖8 加裝等電位線

4 結語

發生該次放電現象主要是由于環境晝夜溫差較大、室內加熱除濕裝置效果不佳、柜內封堵不良，綜合導致開關柜內存在受潮現象（主要為電纜溝內潮氣），加之裸露的銅排表面防腐防氧化性能欠佳，導致表面受潮而發生氧化銅銹現象，伴隨運行狀態下電流較大發熱，產生綠色粉末，且銅排穿過套管還存在較大間隙且未見等電位線，進而出現電暈放電現象。針對柜內受潮現象，提出以下預防措施及建議：

1）高壓室內除排風設備外，其余通風口均應封閉。排風設備應加裝自動扇門和啟動裝置，工作時打開，平時關閉可有效保證室外的潮氣無法進入高壓室內，從而改善設備運行環境，提高運行的安全性。

2）對于室內外電纜溝，室外應低于室內，防止電纜溝積水。室外電纜溝合理布置下水管道口，引至專用蓄水池處并定期進行抽水處理，保證電纜溝無積水。

3）對于潮氣較重的電纜溝，可加裝特定的通風蓋板，必要時加裝相應電纜溝除濕系統。其次做好防潮防水的封堵措施，避免室外的潮氣進入室內電纜溝。

4）對于斷路器、電纜等出線孔應增加封板將縫隙縮短到0.5 mm后再進行封堵，建議選用新型自流型高分子材料。

5）在柜體內壁涂敷一定防凝露材料，可有效避免開關柜凝露現象的發生。

綜上所述，在運行設備中有效開展局部放電帶電檢測，對發現設備存在的隱患有重要的作用，針對此類故障，建議嚴格控制安裝質量，驗收時重點關注柜內進出線孔處封堵、加熱除濕裝置、穿柜引流排絕緣護套或等電位線等問題，確保滿足相關絕緣凈距離要求，保證設備安全穩定運行。