一起35 kV開關(guān)柜異響的故障診斷與分析

高志飛，李秀旗

（內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司烏蘭察布供電分公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）

0 引言

6～35 kV高壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)中分布面廣、應(yīng)用量大的開關(guān)設(shè)備，用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換以及消耗中起通斷、控制或保護(hù)等作用[1-2]。由于各種原因，開關(guān)柜在電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)生事故較多，據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)，6～35 kV開關(guān)柜事故約占各電壓等級開關(guān)設(shè)備故障總和的50%以上，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[2-4]。

文中針對一起35 kV開關(guān)柜異響故障案例進(jìn)行分析，通過帶電檢測與停電檢查試驗(yàn)相結(jié)合驗(yàn)證進(jìn)行現(xiàn)場處理，并給出了相應(yīng)預(yù)防措施與建議，為現(xiàn)場故障診斷分析提供技術(shù)參考。

1 故障簡介

2019年11月25日，220 kV某變電站巡視人員發(fā)現(xiàn)高壓室35 kV開關(guān)柜存在異響，高壓試驗(yàn)人員使用上海華乘科技有限公司生產(chǎn)的PDS-T90局放檢測儀對進(jìn)行暫態(tài)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(guān)柜柜后檢測到異常超聲信號及特高頻信號，通過聲電聯(lián)合定位確定放電點(diǎn)大致位置，位于柜后B、C相穿柜套管處，結(jié)合超聲波與特高頻檢測數(shù)據(jù)，綜合判定為電暈放電，停運(yùn)開關(guān)柜檢查處理，并驗(yàn)證檢測結(jié)論的準(zhǔn)確性。

開關(guān)柜為安德利集團(tuán)有限公司生產(chǎn)，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(tài)地電壓檢測數(shù)據(jù)分析

測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 暫態(tài)地電壓測試數(shù)據(jù)dB

說明：35 kV石窖溝378開關(guān)柜暫態(tài)地電壓檢測值如上表，根據(jù)文獻(xiàn)[5]8.5異常結(jié)果分析方法：

1）開關(guān)柜檢測結(jié)果與環(huán)境背景值差值大于20 dB；

2）開關(guān)柜檢測結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)的差值大于20 dB；

3）該開關(guān)柜檢測結(jié)果與臨近開關(guān)柜檢測結(jié)果的差值大于20 dB；

依據(jù)導(dǎo)則規(guī)定的縱向分析法、橫向分析法，35 kV石窖溝378開關(guān)柜暫態(tài)地電壓檢測結(jié)果未見異常。

2.2 特高頻檢測數(shù)據(jù)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(guān)性較強(qiáng)，放電次數(shù)較多，PRPS&PRPD圖譜工頻周期內(nèi)出現(xiàn)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(shù)據(jù)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(jù)文獻(xiàn)[6]超聲波局部放電檢測判據(jù)（見表2）對結(jié)果進(jìn)行分析。

圖2 超聲波幅值/波形/超聲信號最大點(diǎn)/相位圖譜

表2 超聲波局部放電檢測指導(dǎo)判據(jù)

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

結(jié)論：35 kV石窖溝378開關(guān)柜內(nèi)存在低能量放電，超聲波與特高頻檢測數(shù)據(jù)分析綜合判定為電暈放電，確定放電點(diǎn)位置在柜內(nèi)穿柜套管處，建議停運(yùn)378開關(guān)柜檢查處理。

3 停電檢查處理

依據(jù)帶電檢測結(jié)果分析，將35 kV石窖溝378開關(guān)柜停電檢查，檢修試驗(yàn)人員對柜體內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電纜出線口處封堵不良，B、C相穿柜套管內(nèi)有較多綠色金屬粉末，B、C相引流排表面銹蝕嚴(yán)重，穿過套管部分的引流排未加裝絕緣護(hù)套且穿柜套管內(nèi)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(diǎn)

現(xiàn)場檢修人員對引流排表面打磨并加裝熱縮絕緣護(hù)套，更換帶有等電位線的穿柜套管，如圖7、圖8所示。對柜內(nèi)其它的設(shè)備進(jìn)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(jìn)行高壓試驗(yàn)檢查，柜內(nèi)套管、斷路器、計(jì)量及保護(hù)電流互感器試驗(yàn)均通過，局部放電檢測數(shù)據(jù)顯示正常，柜內(nèi)引流排和穿柜套管處均未出現(xiàn)放電現(xiàn)象。

圖7 加裝絕緣護(hù)套

圖8 加裝等電位線

4 結(jié)語

發(fā)生該次放電現(xiàn)象主要是由于環(huán)境晝夜溫差較大、室內(nèi)加熱除濕裝置效果不佳、柜內(nèi)封堵不良，綜合導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)存在受潮現(xiàn)象（主要為電纜溝內(nèi)潮氣），加之裸露的銅排表面防腐防氧化性能欠佳，導(dǎo)致表面受潮而發(fā)生氧化銅銹現(xiàn)象，伴隨運(yùn)行狀態(tài)下電流較大發(fā)熱，產(chǎn)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(jìn)而出現(xiàn)電暈放電現(xiàn)象。針對柜內(nèi)受潮現(xiàn)象，提出以下預(yù)防措施及建議：

1）高壓室內(nèi)除排風(fēng)設(shè)備外，其余通風(fēng)口均應(yīng)封閉。排風(fēng)設(shè)備應(yīng)加裝自動扇門和啟動裝置，工作時打開，平時關(guān)閉可有效保證室外的潮氣無法進(jìn)入高壓室內(nèi)，從而改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，提高運(yùn)行的安全性。

2）對于室內(nèi)外電纜溝，室外應(yīng)低于室內(nèi)，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(jìn)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(fēng)蓋板，必要時加裝相應(yīng)電纜溝除濕系統(tǒng)。其次做好防潮防水的封堵措施，避免室外的潮氣進(jìn)入室內(nèi)電纜溝。

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

5）在柜體內(nèi)壁涂敷一定防凝露材料，可有效避免開關(guān)柜凝露現(xiàn)象的發(fā)生。

綜上所述，在運(yùn)行設(shè)備中有效開展局部放電帶電檢測，對發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患有重要的作用，針對此類故障，建議嚴(yán)格控制安裝質(zhì)量，驗(yàn)收時重點(diǎn)關(guān)注柜內(nèi)進(jìn)出線孔處封堵、加熱除濕裝置、穿柜引流排絕緣護(hù)套或等電位線等問題，確保滿足相關(guān)絕緣凈距離要求，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。