空氣絕緣開關(guān)柜產(chǎn)品整柜局部放電/電暈試驗方法的研究及分析

【摘要】簡述了開關(guān)柜產(chǎn)品整柜局部放電/電暈試驗的重要性，討論了局部放電/電暈試驗原理及方法，對產(chǎn)品局部放電/電暈的結(jié)果進行了分析并提出解決方案。

【關(guān)鍵詞】開關(guān)柜；局部放電；試驗方法；試驗研究；結(jié)果分析

引言

隨著電力行業(yè)的不但發(fā)展壯大，開關(guān)柜產(chǎn)品的需求和產(chǎn)量也在急劇的增加；對其絕緣性能要求也在不但提高，為確保產(chǎn)品絕緣性能符合要求，對產(chǎn)品整柜的絕緣性能試驗增加局部放電/電暈試驗。

1.試驗線路的設(shè)計及工作原理

1.1試驗原理

測量原理：利用局部放電產(chǎn)生的脈沖電流在測試阻抗上的壓降，通過放大后進行測量。

1.2試驗線路及所需設(shè)備

按照電氣法即脈沖電流法進行測量，要想進行局部放電試驗，必須具備兩大測量系統(tǒng)：工頻耐壓試驗系統(tǒng)和局部放電測試系統(tǒng)。 根據(jù)局部放電/電暈試驗的要求，設(shè)計試驗線路原理圖如圖所示：

2.試驗方法及過程

以KYN61-40.5鎧裝移開式金屬開關(guān)設(shè)備進行測試。

2.1首先進行工頻耐壓試驗，確保產(chǎn)品符合工頻耐壓試驗要求。

2.2對試驗變壓器耦合電容和檢測阻抗進行改造，符合需要。

2.3用校正方波發(fā)生器（標準50Pc）進行方波校準，符合要求。

2.4對測試線路進行檢查，觀察背景噪聲測試環(huán)境：7-15pC。

2.5根據(jù)國標GB3906-2006 《3.6kV～40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》附錄B的要求進行高壓試驗。

3.試驗結(jié)果

為A相：612pC，B相：580pC，C相：750pC。

從測試結(jié)果看，單相測試局部放電量普遍在500pC-750pC之間，最大750pC。從測試過程可以明顯聽到在45kV電壓下有明顯放電聲。

4.試驗結(jié)果分析

從測試結(jié)果可以看出，目前產(chǎn)品整體性能達不到電暈試驗的要求。從波形圖分析，產(chǎn)品內(nèi)部存在尖端放電和絕緣件內(nèi)部缺陷是數(shù)值超標的主要原因。

為驗證試驗方法是否有效，對35kV開關(guān)柜結(jié)構(gòu)較為簡單的絕緣件（母線套管）單獨進行試驗并進行了理論計算。

1）試驗結(jié)果：隨即抽取3只套管，其局部放電量均在300pC-600pC之間。

2）分析計算：將扁平的矩形導體等效于圓柱導體，看作一種典型的同軸圓柱形雙層電介質(zhì)中的電場分布情況。等效電極形狀如圖所示。

內(nèi)層、外層介質(zhì)的介電常數(shù)分別為ε1、ε2。介質(zhì)中電感應(yīng)強度分別為D1、D2。

在介質(zhì)分界面處，不同介質(zhì)中電感應(yīng)強度法向分量連續(xù)，于是：

又由于U=U1+U2

按照系統(tǒng)實際運行電壓為35kV考慮，對地的相電壓U：

將數(shù)據(jù)帶入上述公式

兩層介質(zhì)上的電壓分別為：

將數(shù)據(jù)帶入上述公式

各層中最大場強均在其內(nèi)圓柱的外表面。

套管內(nèi)壁場強

套管外壁場強：

對于同軸電極電暈起始場強：Ec1=29.79kV

E1，max>E2，max

說明該套管具備電暈放電的條件。

5）結(jié)論

由于內(nèi)層介質(zhì)介電常數(shù)比外層小，得E1，max>E2，max，所以導體附近場強高，又因空氣介電強度遠低于環(huán)氧樹脂，因此空氣腔內(nèi)易發(fā)生電暈。與試驗的結(jié)果是一致的。

5.試驗結(jié)論

從產(chǎn)品整機及母線套管的試驗結(jié)果上看數(shù)據(jù)不太理想，現(xiàn)就可能存在的原因分析如下：

1） 鎧裝移開式金屬封閉開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品內(nèi)部電場極不均勻；

2）絕緣件結(jié)構(gòu)不符合電暈試驗的要求；

3）絕緣件澆注質(zhì)量不理想。

6.改進措施

1）可采用改變電極形狀，增大曲率半徑，另外通過增加屏蔽環(huán)、增設(shè)中間電極、采用不同電介質(zhì)來改變場強分布。

2）優(yōu)化觸頭盒、支柱絕緣子、斷路器絕緣筒等絕緣件電場結(jié)構(gòu)。

3）控制絕緣件澆注質(zhì)量，防止絕緣材料中含內(nèi)部缺陷。

參考文獻

[1]GB3906-2006.3.6kV ～40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備.

[2]嚴璋，朱德恒.高電壓絕緣技術(shù).北京：中國電力出版社，2007.