一起35kV開關(guān)柜局部放電故障分析及處理

盧麗梅

摘要： 通過某地區(qū)一座110kV變電站發(fā)生的35kV高壓室內(nèi)開關(guān)柜的局放放電故障案例，結(jié)合超聲波和暫態(tài)地電壓兩種檢測(cè)方法，對(duì)開關(guān)柜帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，推測(cè)了導(dǎo)致柜內(nèi)放電的原因，確定了缺陷類型及嚴(yán)重程度，對(duì)缺陷進(jìn)行了初步定位分析與缺陷處理?？偨Y(jié)了運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提出了相關(guān)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(guān)鍵詞： 開關(guān)柜；暫態(tài)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(hào)：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）10-0210-03

0 引言

35kV金屬封閉式開關(guān)柜在變電站中得到了大量的廣泛使用，是目前電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備，開關(guān)柜在正常運(yùn)行中，由于柜內(nèi)電氣設(shè)備受到環(huán)境溫濕度、灰塵、過電壓等的影響，會(huì)發(fā)生局部放電的現(xiàn)象，其局部放電的快速準(zhǔn)確測(cè)試對(duì)于保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高供電可靠性具有重要意義。暫態(tài)地電壓法與超聲波法的檢測(cè)技術(shù)及特點(diǎn)使其適于高壓開關(guān)柜局部放電的檢測(cè)，下面將通過對(duì)某110 kV變電站35kV開關(guān)柜局部放電數(shù)據(jù)異常分析為例，詳細(xì)介紹這兩種方法對(duì)設(shè)備異常進(jìn)行診斷及處理。

1 異常情況

1.1 設(shè)備基本情況

設(shè)備基本情況如表1所示。

1.2 設(shè)備測(cè)試情況

2016年05月11日，運(yùn)行人員在巡視某110kV變電站35kV高壓室時(shí)，聽到輕微間歇地放電異音，通知檢修專業(yè)后，試驗(yàn)人員趕到現(xiàn)場(chǎng)，使用UltraTEVPlus+測(cè)試儀；對(duì)110kV該變電站35kV高壓室內(nèi)開關(guān)柜進(jìn)行暫態(tài)地電壓測(cè)試（TEV），同時(shí)進(jìn)行了超聲波局部放電測(cè)試（兩種檢測(cè)方法的數(shù)據(jù)如表2）。

由此可見：35kVⅡ母PT開關(guān)柜的數(shù)據(jù)明顯與其他開關(guān)柜的檢測(cè)數(shù)據(jù)有區(qū)別，測(cè)試數(shù)據(jù)以駝峰形分布。35kVⅡ母PT開關(guān)柜前上部（母線倉(cāng)部位）超聲波值達(dá)到28dB，暫態(tài)地電壓相對(duì)值最大為44dB，根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司帶電測(cè)試技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（Q/GDW 11060-2013《交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測(cè)試技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用導(dǎo)則》及《變電設(shè)備帶電檢測(cè)工作指導(dǎo)意見》運(yùn)檢一【2014】108號(hào)文件，超聲波數(shù)值≤8dB 時(shí)為正常，>8dB且≤15dB為異常，超聲波數(shù)值>15dB為缺陷；暫態(tài)地電壓相對(duì)值≤20dB為正常，>20dB為異常，在30dB為嚴(yán)重，因此判斷此開關(guān)柜存在局部放電缺陷。

2 原因分析

經(jīng)過與超聲波及暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)兩種方法判斷的放電位置基本吻合，都存在于35kVⅡ母PT開關(guān)柜前部，通過平分面法對(duì)該缺陷進(jìn)行定位，結(jié)合缺陷部位局部放電特征的分析，定位結(jié)果顯示該缺陷可能位于35kVⅡ母PT開關(guān)柜上部母線倉(cāng)母線排A相支柱絕緣子附近，由于開關(guān)柜內(nèi)視線受阻，未能確認(rèn)具體放電部位，為此，對(duì)存在缺陷的開關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境及周邊環(huán)境進(jìn)行了進(jìn)一步觀察分析，發(fā)現(xiàn)以下特點(diǎn)：

①因北方春季氣候特點(diǎn)，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(guān)室電纜溝內(nèi)也有潮氣上升，開關(guān)柜內(nèi)潮氣不易散去，且5月10日發(fā)生大范圍降雨，造成柜內(nèi)絕緣介質(zhì)受潮，致使絕緣介質(zhì)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(jí)達(dá)到三級(jí)，空氣質(zhì)量較差，經(jīng)與當(dāng)?shù)厝藛T了解，每年有部分時(shí)間天氣狀況較差，霧霾較重，空氣中的懸浮顆?？赡軓拈_關(guān)柜上部的散熱孔進(jìn)入開關(guān)柜內(nèi)部，造成母線倉(cāng)內(nèi)積污，支柱絕緣子等絕緣介質(zhì)絕緣性能下降。

③開關(guān)柜內(nèi)由于電磁場(chǎng)比較集中，對(duì)于絕緣薄弱的部位影響較大，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，較強(qiáng)的電磁場(chǎng)強(qiáng)破壞了四周的絕緣介質(zhì)，從而形成局部放電。

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

3 缺陷處理

當(dāng)開關(guān)室內(nèi)背景噪聲值在20dBmV以下時(shí)，實(shí)測(cè)值在30dBmV以上，則說明開關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象，表示嚴(yán)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(duì)該110kV變電站35kVⅡ母及所帶設(shè)備停電檢修，進(jìn)行了交流耐壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)35kVⅡ母PT開關(guān)柜上部母線倉(cāng)母線排A相支柱絕緣子有明顯放電現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)打開35kVⅡ母PT開關(guān)柜頂部母線倉(cāng)蓋，發(fā)現(xiàn)母線倉(cāng)內(nèi)積污嚴(yán)重，同時(shí)發(fā)現(xiàn)母線排A相支柱絕緣子上有沿面閃絡(luò)放電痕跡，而且伴隨有燒傷現(xiàn)象。隨后將母線倉(cāng)進(jìn)行了徹底的清掃，并更換了A相支柱絕緣子。再對(duì)其做交流耐壓，絕緣合格，且無異響。送電后運(yùn)行24h再次對(duì)該開關(guān)柜進(jìn)行局放測(cè)試，暫態(tài)地電壓及超聲局放數(shù)據(jù)正常（測(cè)試數(shù)據(jù)如表3），放電缺陷消除。

4 結(jié)論

經(jīng)過暫態(tài)地電壓、超聲波兩種測(cè)試手段，對(duì)所發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行了缺陷處理，證實(shí)了該110kV變電站35kVⅡ母PT開關(guān)柜上部母線倉(cāng)積污嚴(yán)重，主要是由于前期數(shù)日的降雨導(dǎo)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(fā)生。

5 經(jīng)驗(yàn)體會(huì)

暫態(tài)地電壓（TEV）、超聲波測(cè)試技術(shù)對(duì)開關(guān)柜類等密閉設(shè)備的局放測(cè)試具有較強(qiáng)的敏感度，能夠及時(shí)有效發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜在運(yùn)行過程中隱藏的缺陷，因此，我們應(yīng)定期開展開關(guān)柜暫態(tài)地電壓、超聲局放信號(hào)檢測(cè)，運(yùn)用橫向、縱向比較法進(jìn)行分析判斷，必要時(shí)縮短檢測(cè)周期。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在疑似放電故障時(shí)，充分利用暫態(tài)地電壓、超聲波、特高頻等多種測(cè)試手段，進(jìn)行聲電聯(lián)合測(cè)試，通過多角度、全方位進(jìn)行排查，降低誤判斷概率。對(duì)于存在暫態(tài)地電壓、超聲局放信號(hào)的開關(guān)柜，可采用工頻交流耐壓試驗(yàn)和開關(guān)柜暫態(tài)地電壓、超聲局放信號(hào)檢測(cè)相結(jié)合的診斷方法，事實(shí)證明該方法簡(jiǎn)單有效。

①針對(duì)此次故障，為了避免這種現(xiàn)象的再次發(fā)生，建議對(duì)于運(yùn)行環(huán)境較差的開關(guān)柜，所以應(yīng)在驅(qū)潮、防污等方面多加考慮，設(shè)計(jì)有利于改善柜內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況的裝置或開關(guān)柜結(jié)構(gòu)。

②開關(guān)柜超聲波檢測(cè)具有很強(qiáng)的方向性，在檢測(cè)中可以通過移動(dòng)傳感器來觀察放電強(qiáng)度，從而尋找放電源。但是檢測(cè)時(shí)必須注意可能存在的干擾源，如風(fēng)機(jī)、熒光燈等。

③對(duì)于設(shè)備內(nèi)部放電，可以將一次設(shè)備外殼、工作接地，其他參考柜體也接地，可以模擬在開關(guān)柜內(nèi)真實(shí)運(yùn)行情況，經(jīng)證明效果良好。

④開關(guān)柜帶電檢測(cè)技術(shù)對(duì)檢測(cè)人員要求較高，因此檢測(cè)人員要具有高度的責(zé)任心、求真的態(tài)度、標(biāo)準(zhǔn)化的操作、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑\斷分析才能完成檢測(cè)工作。在異常數(shù)據(jù)分析中，一定要結(jié)合設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及周邊環(huán)境等因素綜合考慮，才能避免誤判斷等。

6 結(jié)束語

開關(guān)柜帶電檢測(cè)中，超聲波和暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的兩種手段。其檢測(cè)方法和判斷依據(jù)都具有完善的理論支持。本次35kV開關(guān)柜帶電檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷的故障分析，為今后開關(guān)柜安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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