開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)應(yīng)用分析

趙　琛， 曹飛翔， 姚新年， 王　鋒

(國網(wǎng)宿州供電公司， 安徽　宿州　234000)

1　引言

開關(guān)柜是電網(wǎng)的重要組成部分，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響到電網(wǎng)安全運(yùn)行，開關(guān)柜依靠以往的巡視、試驗(yàn)和檢測技術(shù)，往往難以達(dá)到及時掌握設(shè)備缺陷的要求。在對供電可靠性要求逐步提高的背景下，開關(guān)柜的局部放電帶電檢測技術(shù)應(yīng)用變得尤為重要，它可以在不停電的情況下實(shí)時掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)[1]，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣缺陷，避免事故發(fā)展，從而更加合理高效地開展檢修工作。

目前主流的開關(guān)柜局放帶電檢測方法為電測量法(暫態(tài)地電壓、超高頻、高頻電流測量法)、超聲波測量法，這兩種檢測方法均是通過測量局部放電發(fā)生時的某種物理現(xiàn)象來進(jìn)行測量的，而不同類型的放電現(xiàn)象所呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象有所差異[2]，因此，在進(jìn)行局部放電的測量時，不能只使用一種檢測方法進(jìn)行測量，而應(yīng)該綜合測量，以便準(zhǔn)確地識別和測量局放信號。

2　開關(guān)柜局放帶電檢測應(yīng)用分析

2017年X月X日，某供電公司電氣試驗(yàn)班技術(shù)人員對110kV某變電站35kV開關(guān)柜進(jìn)行帶電局放測試工作，當(dāng)天氣溫為21℃，濕度為43%，試驗(yàn)環(huán)境良好，檢測儀器為Ultra TEV Locator多功能局部放電定位儀。測試過程中，發(fā)現(xiàn)51、57開關(guān)柜超聲檢測超標(biāo)，通過儀器能聽到明顯放電聲，存在表面放電現(xiàn)象，經(jīng)定位發(fā)現(xiàn)局放源均位于柜體上部橋架，如圖1所示。

圖1　開關(guān)柜局放檢測定位

利用Ultra TEV Locator多功能局部放電定位儀對110kV李園變35kV開關(guān)柜進(jìn)行帶電局放測試。技術(shù)人員首先進(jìn)行TEV檢測，先進(jìn)行背景值的測試，發(fā)現(xiàn)背景值很大，說明現(xiàn)場干擾很強(qiáng)烈，隨后進(jìn)行開關(guān)柜檢測，開關(guān)柜的檢測部位為前面中部、下部以及后面上部、中部、下部。發(fā)現(xiàn)所測開關(guān)柜均有不同程度的超標(biāo)，最大值為54dB(53柜前下部)，為了確認(rèn)異常信號的來源，使用雙探頭進(jìn)行時間差定位，最終發(fā)現(xiàn)信號來自外界，而非柜體本身，該信號屬于外界干擾信號。

由于空間電磁脈沖(空間電暈、無線電等)可穿透進(jìn)入開關(guān)室，在被測開關(guān)柜金屬外殼上或之外的金屬表面均會感應(yīng)出TEV信號，對檢測結(jié)果造成干擾，所以所測開關(guān)柜上TEV值會偏大[3]。

進(jìn)行超聲波檢測，發(fā)現(xiàn)51、57開關(guān)柜超聲檢測超標(biāo)，同時通過儀器配置的耳機(jī)能聽到明顯的放電聲，隨后使用檢測儀器進(jìn)行定位，發(fā)現(xiàn)信號來自柜體后上部橋架位置。根據(jù)以往檢測經(jīng)驗(yàn)，暫態(tài)地電壓數(shù)值在正常范圍內(nèi)，而超聲波幅值較大時，此類缺陷極有可能為表面放電。檢測數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　51、57開關(guān)柜超聲波局放及暫態(tài)地電位測試數(shù)據(jù)

注：TEV檢測背景值為35dB(取地面金屬、門、滅火器箱三個測點(diǎn)的平均值)

3　放電原因分析

綜合分析引起放電的原因，主要有以下幾點(diǎn)：

(1)套管內(nèi)部屏蔽環(huán)的位置設(shè)計不合理，也是本次故障的主要原因，從電場強(qiáng)度分布來看，穿墻套管與柜體連接法蘭處電場最強(qiáng)。該型號穿柜套管屏蔽環(huán)安裝在該套管中間法蘭上部灌注線處，而并非在電壓波動最大的中間法蘭處，在接觸壓力不均的屏蔽環(huán)彈性鋼卡上，反復(fù)放電，引起反復(fù)過電壓，致使穿柜套管薄弱處(套管灌注過程中的氣泡或雜質(zhì))局部放電，造成絕緣材料不斷老化，直到絕緣被擊穿，造成以上故障。

(2)隨著開關(guān)柜的小型化的發(fā)展，造成柜體尺寸的縮小，大大減小了柜內(nèi)設(shè)備的相間及對地距離，雖然采取了加裝絕緣隔板的措施，但是在陰天、下雨等環(huán)境濕度較大的條件下，造成凝露現(xiàn)象，會進(jìn)一步造成設(shè)備銹蝕趨勢，大大降低了設(shè)備絕緣性能，易造成爬電[4,5]。

(3)由于該型號穿柜套管采用非整體性磨具一次性灌注而成，灌注過程中內(nèi)部有微小的氣泡或雜質(zhì)，造成穿柜套管絕緣內(nèi)部存在潛伏的缺陷。

(4)大氣污染不斷加劇，逐漸污染了設(shè)備的絕緣子、套管及母線，從而產(chǎn)生污閃。開關(guān)柜上部與外界有氣孔相連，但開關(guān)柜內(nèi)的空氣流通速率不夠大時，且當(dāng)濕度和灰塵較大時，易使絕緣件的表面積污。

4　處理過程

為了避免設(shè)備故障，立即聯(lián)系廠家準(zhǔn)備配件，并安排計劃停電處理。打開51、57開關(guān)柜后柜封蓋發(fā)現(xiàn)，穿柜套管固定法蘭下部有明顯放電痕跡，穿柜套管內(nèi)部有少量金屬粉末，初步判斷為該設(shè)備在過電壓下放電擊穿，穿柜套管屏蔽環(huán)未能起到均壓屏蔽作用，電暈放電所致。立即對此故障套管進(jìn)行更換，更換新型加強(qiáng)絕緣屏蔽套管。

結(jié)合停電，現(xiàn)場作業(yè)人員對其他開關(guān)柜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)觸頭盒、穿柜套管均存在不同程度的輕微放電痕跡，且穿柜套管內(nèi)存在凝露嚴(yán)重。考慮該變電站所處環(huán)境(潮濕，灰塵大)及現(xiàn)場設(shè)備狀況，對35kV開關(guān)柜采取如下改造措施：

(1)35kV開關(guān)柜原穿墻套管不帶屏蔽，母排對其嚴(yán)重放電，對橋架及開關(guān)柜內(nèi)穿柜套管、觸頭盒進(jìn)行更換。

(2)35kV開關(guān)柜原套管安裝板為數(shù)控沖床加工，圓周為N個小孔排列完成大孔，形成無數(shù)個尖端，與套管外壁形成尖端放電。更換套管安裝板，采用激光加工不銹鋼安裝板，切割面光滑、無毛刺。

(3)對所有上下支排進(jìn)行規(guī)范倒角(R角)，并對加工過的接觸面進(jìn)行刷鍍。

(4)更換母排上的老化熱縮套管和絕緣套盒，熱縮材料采用美國瑞侃的材料，特別是在包封接頭時，將兩端用熱縮套管頭用高壓自粘膠帶封包好，防止水汽等滲入。

(5)在開關(guān)柜底部采用美國Polywater延時發(fā)泡自流平技術(shù)，防止來自底部濕氣進(jìn)入開關(guān)柜內(nèi)，改善柜內(nèi)運(yùn)行環(huán)境，有效杜絕柜內(nèi)凝露。

(6)開關(guān)柜內(nèi)增加除濕裝置，加裝帶風(fēng)機(jī)加熱器，通過加熱器附帶的風(fēng)機(jī)將熱量擴(kuò)散到斷路器室內(nèi)，以干燥開關(guān)室內(nèi)空氣。

5　結(jié)束語

開展開關(guān)柜局部放電帶電檢測工作，有利于掌握設(shè)備的運(yùn)行工況，對異常情況及時進(jìn)行監(jiān)視和有計劃地安排處理，將事故隱患消除在萌芽狀態(tài)。對于表面放電最成功的檢測方法是使用超聲波技術(shù)，很多情況下，表面放電不會被TEV傳感器檢測到，但可以被超聲波傳感器所檢測到；TEV檢測法主要針對的是內(nèi)部放電。通過局部放電帶電檢測工作在很大程度上避免了因設(shè)備故障所引發(fā)的非計劃性停電，增強(qiáng)系統(tǒng)供電的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 王超，朱穎，張漢雄，等.開關(guān)柜局放帶電檢測數(shù)據(jù)異常的缺陷診斷及處理[J].江西電力,2016(4):47- 49.

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