10 kV開關柜內電流互感器異常放電問題的處理

唐民富，范敏，田維，尹湘季

(1.國網湖南省電力公司湘西供電分公司，湖南 吉首 416000；2.國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南 長沙 410007)

10 kV開關柜內電流互感器異常放電問題的處理

Cause analysis and treatment of abnormal discharge for a current transformer in 10 kV switch cabinet

唐民富1，范敏2，田維1，尹湘季1

(1.國網湖南省電力公司湘西供電分公司，湖南 吉首 416000；2.國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南 長沙 410007)

通過帶電超聲波局放檢測發(fā)現某變電站10 kV開關柜內電流互感器有異常放電現象，結合停電局部放電試驗分析認為，電流互感器內腔與穿心鋁排距離過近、屏蔽措施不佳導致放電發(fā)生，逐步引起電流互感器外絕緣劣化，最后導致運行中電流互感器超聲波數據異常。經采取更換電流互感器等措施后，問題得到解決。

超聲波局放；開關柜；電流互感器；絕緣劣化

金屬鎧裝式開關柜設計技術成熟，成本低，占地面積小，檢修周期長，因此在變電站中得以廣泛運用〔1〕。但由于不同廠家制造技術以及現場安裝工藝水平的限制，在開關柜內部往往會存在絕緣薄弱點和電場過度畸變的區(qū)域〔2〕。在運行過程中，因懸浮、尖端、毛刺、氣隙、灰塵等的影響而產生局部放電現象，使開關柜內的電氣設備絕緣逐步劣化，最終導致絕緣擊穿事故，造成開關柜故障〔3〕。

在當前的10 kV開關柜帶電檢測手段中，由于開關柜的封閉式結構，紅外測溫往往難以發(fā)現缺陷，而超聲波局放和暫態(tài)地電壓檢測是已經推廣使用的最有效手段〔4〕。

某變電站3103開關柜在進行暫態(tài)地電壓和超聲波局放檢測時被檢測超聲波異常，后經停電檢查發(fā)現柜內穿心式電流互感器內腔與穿心鋁排距離過近發(fā)生局部放電，已導致電流互感器外絕緣老化，停電局部放電嚴重超標。

1 故障簡介

某變電站3203開關柜發(fā)現有超聲波局部放電現象，用耳機能聽到非常明顯的典型放電聲響，而相鄰的320開關柜和316開關柜則無此異響，超聲波數據也與背景值相當。從暫態(tài)地電壓數據看，3203開關柜的暫態(tài)地電壓雖然沒有超過20 dB，但是明顯大于320和316開關柜的相應數據。

3203開關柜型號為GG－1AF，是主變進線柜，為非全封閉結構，開關柜頂部敞開，現場測量用超聲波探測器對準中下部位檢測到得放電聲音較強烈，初步判斷超聲波聲源位于柜內中下部位。中下部位主要電氣設備為穿心式電流互感器，表面有積灰現象，放電源自TA表面放電。另外從3203開關柜的暫態(tài)地電壓明顯高于其他柜體這一情況分析，懷疑柜內電流互感器絕緣還可能存在內部放電情況。3203開關柜帶電檢測數據見表1，開關室暫態(tài)地電壓背景:前門11 dB，后門17 dB；開關室超聲波局放背景:前門－5 dB，后門－6 dB。

表1 停電檢修前帶電檢測數據

2 故障原因檢查分析過程

2.1 停電檢查情況

停電檢查發(fā)現，電流互感器穿心鋁排與互感器內表面距離過近，三相電流互感器與鋁排間均發(fā)現有放電痕跡。

電流互感器雖接有屏蔽線，但是內腔屏蔽銅片有斑駁脫落現象，從銅片往兩端過度的半導體涂層有脫落情況。

電流互感器外絕緣出現脫落現象，脫落物呈黑色塊狀，電流互感器外絕緣有老化現象。

2.2 現場耐壓試驗

為進一步確定放電點和電流互感器絕緣情況，并盡量排除試驗過程中試驗設備及引線本身的電暈對測量結果產生影響，現場從相鄰的320開關柜分相施加電壓，并在施壓過程中對320、3203的超聲波數據進行測量做對比分析?，F場耐壓試驗布置圖如圖1所示，測量結果見表2。

圖1 現場耐壓試驗布置圖

表2 外施耐壓過程中超聲波局放數據

測量結果表明，A、B、C加到運行相電壓5.77 kV時，開關柜3203三相均有放電發(fā)生，加到線電壓10 kV時不借助儀器就已經能聽到放電聲響，而相鄰的320柜無異常放電聲，儀器測試數據正常?？梢耘袛?，表2中測量數據沒有收到試驗設備及引線本身的影響，試驗數據能代表3203開關柜放電情況。

B、C兩相相電壓升高到20 kV時，放電聲響更加強烈，超聲波數據已經超過儀器量程60 dB。A相電壓升高到20 kV時，超聲波局放達32 dB。

2.3 停電局部放電試驗

為判斷電流互感器內部情況，在試驗室對拆下來的電流互感器進行停電局部放電試驗，并同時在被試互感器周圍的金屬圍欄和部件上監(jiān)測暫態(tài)地電壓信號與超聲波信號，做參照對比分析。

現場試驗時，試驗室的背景放電量低于5 pC，非常符合開展停電局部放電試驗，超聲波背景為－5 dB，暫態(tài)地電壓背景為15 dB。

表3列出了局部放電起始放電電壓和放電量以及檢測到的對應超聲波局放信號和暫態(tài)地電壓信號，其中超聲波和暫態(tài)地電壓信號是在(8.3)kV的試驗電壓下測量。結果表明，三相電流互感器均存在局部放電缺陷，B相檢測到超聲波信號說明絕緣有表面放電現象，C相能同時在周圍金屬部件上測到明顯的暫態(tài)地電壓信號，說明該電流互感器還存在絕緣內部缺陷。

表3 停電局部放電數據

表4為A相電流互感器不同時刻下的局部放電量，數據表明，局部放電量最終穩(wěn)定在4 000 pC以上，最大放電量達4 338.2 pC，對應的放電圖譜為圖2。

表4 A相電流互感器不同時刻下的局部放電數據

圖2 A相放電圖譜

表5為B相電流互感器不同時刻下的局部放電量，數據表明，局部放電量最終穩(wěn)定在1 000 pC以上，最大放電量達1 345.3 pC，對應的放電圖譜為圖3。

表5 B相電流互感器不同時刻下的局部放電數據

圖3 B相放電圖譜

表6為C相電流互感器不同時刻下的局部放電量，數據表明，局部放電量最終穩(wěn)定在5 000 pC以上，最大放電量達6 498 pC，對應的放電圖譜為圖4。

表6 C相電流互感器不同時刻下的局部放電數據

圖4 C相放電圖譜

綜合上述數據和圖譜分析結果表明，三相電流互感器均有明顯的局部放電，放電量嚴重超過文獻〔5〕規(guī)定的運行中固體絕緣電流互感器100 pC的允許放電水平。

3 結論

現場檢查電流互感器情況，結合耐壓診斷試驗數據和停電局部放電檢測數據，分析3203開關柜超聲波局放數據異常的原因如下:

(1)電流互感器內腔與鋁排棱角距離過近，電場過度畸變，放電由此處開始緩慢發(fā)展；

(2)由于鋁排與電流互感器內腔過度接近，運行中震動磨掉了電流互感器內腔部分屏蔽體材料老化，放電加強；

(3)電流互感器制作工藝不良，在局部放電作用和運行中震動作用下出現了外絕緣老化脫落，進一步增加了電流互感器內腔與鋁排之間的放電強度，直到帶電檢測試驗檢測到異常信號。

4 處理措施及效果

更換該柜內電流互感器并用銅排導體替代原來的鋁排導體，通過減小導線排面積來增大導體與電流互感器內腔的空氣間隙。

新電流互感器安裝完成后，現場進行耐壓試驗同時開展超聲波和暫態(tài)地電壓測試，加壓到20 kV無異常放電信號。投運后1周內開展帶電檢測，結果正常。

〔1〕 Hikita M，Okabe S，Murase H.Cross-equipment Evaluation of Partial discharge Measurement and Diagnosis Techniques in Electric Power Apparatus for Transmission and Distribution〔J〕.IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2008，15 (2):505-518.

〔2〕何肖軍，徐志斌.高壓開關柜絕緣性能檢測與故障診斷技術研究 〔J〕.浙江電力，2010，29(5):6-10.

〔3〕 梨治宇，黃忠康，毛文奇，等.開關柜局部放電檢測分析〔J〕.湖南電力，2013，33(1):15-17.

〔4〕章濤，王俊波，李國偉.10 kV開關柜局部放電檢測技術研究與運用 〔J〕.高壓電器，2012，48(10):100-104.

〔5〕中華人民共和國國家發(fā)展與改革委員會.DL/T417—2006電力設備局部放電現場測量導則 〔S〕.北京:中國電力出版社，2006.

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.02.018

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1008-0198(2015)02-0060-03

唐民富 (1984)，男，碩士，工程師，從事變電設備狀態(tài)檢修工作。

2014-12-31 改回日期:2015-03-09