開(kāi)閉所高壓帶電傳感器故障原因分析及處理方法探討

覃宗濤，張敏

(廣西電網(wǎng)公司桂林供電局，廣西 桂林 541000)

1 引言

對(duì)于無(wú)法直接驗(yàn)電的全絕緣全密封型開(kāi)閉所，帶電顯示器及其相應(yīng)的五防閉鎖功能是防止誤操作的重要手段，如防止帶電合地刀，防止誤開(kāi)柜門等;而高壓帶電傳感器故障時(shí)無(wú)電壓輸出，造成電纜已不帶電的假象，使帶電顯示及其對(duì)應(yīng)的五防功能失效，給電網(wǎng)穩(wěn)定和人身安全極大的隱患。由于傳感器位于電纜室內(nèi)，運(yùn)行條件惡劣，受凝露，腐蝕，甚至灰塵影響較大，易發(fā)生故障且不方便處理;在長(zhǎng)年維持高濕度天氣的桂林，曾發(fā)生過(guò)某類型開(kāi)閉所入網(wǎng)運(yùn)行不到半年，10臺(tái)戶外開(kāi)閉所50個(gè)間隔帶電顯示器三相近乎全部失效的事件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，桂林市區(qū)僅2010年發(fā)生帶電顯示器缺陷200多次，其中傳感器問(wèn)題達(dá)到40個(gè)間隔，占總故障率的近1/5，且具有干燥時(shí)恢復(fù)正常，而潮濕時(shí)反復(fù)發(fā)生的特點(diǎn)，下面將對(duì)傳感器故障的原因進(jìn)行分析和討論并提出相應(yīng)的解決辦法。

2 常見(jiàn)開(kāi)閉所帶電顯示器結(jié)構(gòu)

目前開(kāi)閉所所用帶電顯示器傳感器以電容感應(yīng)式為主，通過(guò)電容實(shí)現(xiàn)對(duì)高電壓的抽取，其原理如圖1所示。其中C1為芯棒式感應(yīng)電容，采用環(huán)氧樹(shù)脂澆筑于開(kāi)閉所電纜室進(jìn)線套管內(nèi)部，R1為出線端子對(duì)地絕緣電阻，R2為帶電顯示器相對(duì)地電阻值。

3 傳感器故障原因分析

通過(guò)使用500VMΩ表測(cè)量10臺(tái)故障開(kāi)閉所50個(gè)故障間隔的C1、R1以及Rs2進(jìn)行測(cè)量，發(fā)生明顯變化的是傳感器出線端子對(duì)地絕緣電阻，測(cè)量數(shù)據(jù)如表1。

表1 傳感器故障間隔出線端子對(duì)地絕緣電阻

由表1數(shù)據(jù)可見(jiàn)，10臺(tái)故障開(kāi)閉所中，絕緣電阻最大的僅為1.5MΩ。

下面將詳細(xì)分析R1值變化對(duì)顯示器的影響，對(duì)圖1進(jìn)行等效變換，如圖2所示。

根據(jù)電路原理，流過(guò)R2即顯示器的電流為:

當(dāng)R1變化時(shí)對(duì)流過(guò)R2電流的影響:當(dāng)R1由0趨向于∞時(shí)，根據(jù)式(1)可得:

C1澆筑于套管內(nèi)部，受外界環(huán)境影響很小，C1≈常量，經(jīng)實(shí)際測(cè)量平均值為10pF(不同廠家有所不同);U為系統(tǒng)對(duì)地電壓，對(duì)于10kV系統(tǒng)，可取U=5773V;本文僅討論傳感器故障，故假設(shè)顯示器本身良好，可將R2假設(shè)為常數(shù)，以本局采用的GSN2型帶電指示器為例，通過(guò)實(shí)際測(cè)量，R2≈1.5MΩ，正常情況下采用20μA等級(jí)分流插件，其檢測(cè)最低靈敏度15μA，以C1=10pF，R2=1.5MΩ代入式(1)，則有R1最低值為:

根據(jù)R1的計(jì)算結(jié)果以及表1的測(cè)量結(jié)果比較分析可見(jiàn)，10臺(tái)故障開(kāi)閉所傳感器端子對(duì)地絕緣電阻值均不滿足R1值最低要求。造成傳感器故障的原因并非傳感器本身故障，而是傳感器出線端子對(duì)地絕緣電阻R1阻值的減小，造成對(duì)流過(guò)顯示器電流的嚴(yán)重分流。

4 傳感器故障處理方法

首先來(lái)分析造成R1值降低的機(jī)理。造成R1值降低的原因很多，既包含傳感器出線端子本身對(duì)地絕緣不足，也包括部分出線端子至顯示器連接所用屏蔽線端部密封不嚴(yán)，受潮后造成線芯對(duì)屏蔽層短路，電纜室凝露情況下，部分產(chǎn)品端子離底座距離很近且容易積水，而腐蝕金屬底座和端子螺栓，水溶液離子濃度增加，且串聯(lián)的水珠形成電流通道，進(jìn)一步增加R1的分流作用。

對(duì)于傳感器輸出電壓，空氣絕緣可視為無(wú)窮大，端子部位泄漏電流主要流經(jīng)套管表面至金屬底座，如圖4所示。則阻斷和延長(zhǎng)泄漏路徑即增加爬電距離成為減少泄漏電流主要方法。

本文提供一種簡(jiǎn)單的處理方法供參考，通過(guò)制作了空?qǐng)A柱型樹(shù)脂套管，如圖5所示。在套管內(nèi)部充滿具有良好憎水性能的絕緣油脂，并固定在傳感器端子上，如圖6所示。在充滿油脂的地方，可有效阻止水分滲入套管內(nèi)部而形成一個(gè)小范圍干燥高阻區(qū)域，此區(qū)域起到有效阻斷表面泄漏電流的作用，泄漏電流只能沿著A-B-C-D路徑，起到了增加爬電距離的作用。

對(duì)改造后的端子，在人為潑水后實(shí)際測(cè)量對(duì)地絕緣電阻值，均大于200MΩ，實(shí)際運(yùn)行表明，該方法簡(jiǎn)單可靠。

對(duì)連接至顯示器所用屏蔽線造成的R1值降低，可通過(guò)將連線從顯示器和傳感器端子上拆除后測(cè)量E端對(duì)其他相線線芯絕緣電阻進(jìn)行判斷，其解決辦法無(wú)異于增加屏蔽線端部的密封性，甚至更換新線來(lái)解決。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)傳感器常見(jiàn)故障進(jìn)行了原因分析，并提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的解決思路，但對(duì)端子進(jìn)行后期改造僅僅是亡羊補(bǔ)牢的措施，為了杜絕類似問(wèn)題的發(fā)生其根本解決辦法還是在采購(gòu)時(shí)充分考慮到凝露情況下爬電距離的要求，提出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，對(duì)端子對(duì)地爬電距離做出更高要求，在端子靠近底座方向增加如圖7所示?；蛘叨俗犹幨褂眯√坠芊绞?，如圖8所示。并改變傳感器表面形狀，削弱其積水能力。

對(duì)于新采購(gòu)開(kāi)閉所，可在交接試驗(yàn)時(shí)人為對(duì)傳感器端子部位進(jìn)行潑水后測(cè)量端子對(duì)地絕緣電阻值，其值應(yīng)大于根據(jù)式(1)計(jì)算結(jié)果并有充分的預(yù)度。

［1］章克強(qiáng).低壓電器設(shè)備的電器間隙和爬電距離［J］.上海:上海電器技術(shù)，2001，NO.3.

［2］GSN2型高壓帶電顯示閉鎖裝置用戶手冊(cè)［M］.珠海:珠海優(yōu)特電力科技股份有限公司.

［3］杭州曙光電器有限公司.電容式電壓傳感器:中國(guó)，200820085089.6［P］.2008-12-31.