等電位線斷裂引起的10kV開關柜放電缺陷處理方法研究

方來金

摘要：在變電站的建設以及日常運行維護中，10kV開關柜將變電站所產生的電力輸出，對整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定型和可靠性產生了重要的影響，這也直接關系到終端用戶用電的安全。文章價紹了某110kV變電站中發(fā)生的一起10kV開關柜發(fā)生的由于等電位斷裂引起的放電問題，并對事故的處理方法進行了闡述，希望對相關行業(yè)能起到一定的借鑒作用。

關鍵詞：等電位斷裂;變電站;10kV開關柜;放電缺陷;局放檢測

一、引言

電力的發(fā)展直接影響道整個國民經(jīng)濟的運行。我國在新中國成立以后，經(jīng)濟不斷取得進步，尤其是近三十年來，隨著改革開發(fā)，國內經(jīng)濟水平取得了非常大的成就，背后離不開電力行業(yè)的支持。由于用電量的不斷上升，我國電力事業(yè)也得到了很大的建設，變電站的建設和分布也越來越廣。作為變電站中重要的輸出單元，10kV開關柜直接影響到對應地區(qū)的供電穩(wěn)定性。而10kV開關柜又因為具有型號繁多、數(shù)量大、運行過程中容易出故障等特點，一旦發(fā)生故障，會給供電系統(tǒng)帶來較大的困擾。因此，為了保證10kV開關柜的運行安全，會通過對暫態(tài)低電壓、超聲波等信號進行檢測，從而對開關內的局部放電進行定位，及時解決放電缺陷，避免問題的惡化。

二、開關柜局放電檢測原理

在開關柜的局部放電檢測中，主要又以下兩個基本原理作為技術支撐：

（一）暫態(tài)地電壓檢測技術

當開關柜內又局部發(fā)電發(fā)生時，就會產生一些電磁波信號，并且通過開棺內的各種金屬體，尤其是表面會新城趨膚效應，進而產生暫態(tài)靜電壓，該電壓值的大小直接有放電強度以及放電位置和電壓測量位置的距離來決定。因此，根據(jù)這一特點，可以通過對暫態(tài)地電壓進行測量。由于測量精度的要求，此時需要用到一種專用的傳感器探頭。通過探頭檢測到的值，并結合對其它正常開關柜的檢測的縱橫向對比，就可以判斷出有放電缺陷的故障位置;

（二）超聲波檢測技術

當開關柜內的設備有局部放電發(fā)生時，會產生穩(wěn)定的超聲波信號，頻率都在20kHz以上。信號產生之后，會通過周圍的媒介傳遞到周圍的空氣中。如果利用超聲波傳感器將這些超聲波信號接收并進行識別，就可以很快地掌握開關柜是否存在放電的異常。

三、 放電缺陷發(fā)現(xiàn)經(jīng)過

以一起開關柜局部放電的事情為例，對放電缺陷的發(fā)現(xiàn)經(jīng)過進行闡述。2017年10月，變電站根據(jù)計劃對站內所有的帶電設備進行檢測，過程中發(fā)現(xiàn)有一處的主變10kV開關柜附件的放檢測值嚴重超出日常管理值。檢測所使用的開關柜局放檢測儀使用的時EA公司的UltraTEV+Plus，該開關柜實際所測得的TEV檢測值如下：

從數(shù)據(jù)可以看出，在主變10kV3段的開關、主變10kV的主變插頭和主變2段開關體這幾處的TEV檢測值與過往值相比，產生了較為明顯的波動，且波動量均超出了20dB，因此，這三處均要被列為缺陷產生的重點確認對象。進一步對測試的數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)，在這三各柜體的相連柜體，也就是3號柜體和10kV 2段的母線壓變處，雖然與過往值相比也超出了一些，但是明顯有減弱的趨勢，而且沒有聲音信號傳出來。在這3個懷疑對象的柜體中，TEV和超聲波檢測值表現(xiàn)出來的規(guī)律為中心部信號強，兩邊信號逐漸減弱的特點。同時對開關柜底部測量的值進行比對，均要比上部的測量偏高，因此，這3個柜體出現(xiàn)了放電的問題，而且是在柜體的底部。

四、缺陷處理方法

通常來說，缺陷的處理要包含以下幾個方面：

（一）對放電相的進行確定

在該變電站的10kV所使用的開關柜，結構為分段式，一臺主變帶著兩段母線。為了進一步查明放電的具體位置，對主變10kV3段開關、主變10kV主變插頭處和主變10kV的2段開關這3處進行詳細檢測。由于考慮到問題出在3個柜體的下部位置，該處空間比較狹窄，檢測不易實施，因此工作人員采用的是將柜體的下柜門打開進行下段母排的分相加壓確認，這種方法能盡快確定放電相，不需要逐一去電柜下部進行排查，給檢查維修人員提供了一些便利。通過檢查確認，A相和B相在運行電壓下超聲和TEV的測量值均沒有異常，而C相當加電壓加至3kV時，放電信號開始異常增加。繼續(xù)施加電壓至工作電壓狀態(tài)，所檢測的TEV檢測值和上述表格中的檢測值基本一致。因此，可以確定異常放電發(fā)生在C相。

（二）對放電位置進行詳細查找并修復

一般來說，開關柜中若有局部放電的發(fā)生，大致有如下的原因：局部間端放電、穿柜套管和母排之間存在電位差、母排端部沒有倒角、母排固定螺絲出現(xiàn)了松動，導致懸浮放電;套管等絕緣部件出現(xiàn)了破損，產生懸浮放電等。該案例中經(jīng)過對C相個部位進行檢查，最終發(fā)現(xiàn)在主變10kV的主變插頭和主變10kV的3段開關柜之間的穿芯電流互感器上有異常。電流互感器安裝在電柜中，由于它的內壁通過一等點位和母排相連接，使得電位達到平衡、避免在運行過程中母排對電流互感器進行放電的作用。該電流互感器由于安裝在主變插頭和主變開關之間，同時還兼職著支撐和絕緣的作用?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)該等電位線以及出現(xiàn)了斷裂，電流互感器的內壁有肉眼可見的放電痕跡。

找到具體放電位置后，開始進行缺陷的修復。首先，對母排和電流互感器間的等電位線進行修復，并對放電部位進行清潔處理;接下來進行耐壓和絕緣電阻的測量;在耐壓過程中，同步進行TEV和超聲波的檢測。所有的值全部恢復至ok狀態(tài)后，該缺陷就可以確定已經(jīng)修復完成了。

（三）對事故原因進行分析

通過對實物觀察發(fā)現(xiàn)，等電位線的斷口很明顯時由于受到外部的力而造成的。結合現(xiàn)場中母排和穿芯電流互感器的安裝位置以及結構，推測等電位線出現(xiàn)斷裂的原因為：由于穿芯電流互感器和母排之間在垂直方向的距離很短，并且等電位線又處在電流互感器的底部，這就造成了母排容易擠壓到等電位線。這樣帶來的后果就是安裝過程中，容易由于人為因素造成屏蔽線受到外力而產生缺陷，這種缺陷可能是隱蔽的，在運行過程中由于母排的電磁振動，使得等電位線不斷地受到摩擦，最終在缺陷部位形成開裂或者斷裂，從而形成局部放電。本次事故中問題出在C相。為了確保后續(xù)開關柜不再出現(xiàn)這種缺陷，本次除了對出現(xiàn)問題的C相進行修復外，同時也對A相和B相也進行了檢查，結果發(fā)現(xiàn)均存在不同程度的磨損，有些磨損程度比較嚴重，很有可能會在短期內就會此乃工程等電位線斷裂而形成開關柜的局部放電。本次也對這些異常部位全部進行了修復。給10kV開關柜的運行提供了一個安全的運行環(huán)境。

五、 結語

通過對某一起日常檢查維護中使用TEV和超聲波檢查發(fā)現(xiàn)10kV開關柜中有異常放電的例子，對問題發(fā)現(xiàn)以及問題源排查進行了詳細說明，并對問題的處理過程進行了介紹，進一步對發(fā)電原因進行了分析。為了給電力運行提供穩(wěn)定的環(huán)境，避免各種事故的發(fā)生，希望在10kV開關柜安裝過程中能夠盡量合理地布置等電位線，為了避免在運行過程中由于母排的電磁共振而造成等電位線的磨損，兩者之間要保持一定的距離。同時，在日常的巡檢中，要針對主變柜等重要設備增加檢查頻次，或者采用在線局部放監(jiān)測裝置，及時對開關柜的局部放電值進行測量。這樣就能在第一時間內發(fā)現(xiàn)問題，及時采取修復手段，將問題惡化的苗頭及時止住，避免問題的進一步擴大化。

參考文獻：

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