一起10 kV開關(guān)柜表面氣隙放電缺陷分析

魏澤民，周 迅，錢 昊

國網(wǎng)嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工廠和企業(yè)對供電的可靠性和穩(wěn)定性都有更高的要求。這就要求供電企業(yè)加強(qiáng)對配電網(wǎng)的優(yōu)化，其中開關(guān)柜起到了不可忽視的作用。供電企業(yè)需要加強(qiáng)對開關(guān)柜的檢測與缺陷分析，通過分析及時發(fā)現(xiàn)并解決故障，以保證電能的安全、穩(wěn)定輸送。

1 開關(guān)柜帶電檢測方法

開關(guān)柜帶電檢測的方法主要有暫態(tài)地電壓檢測法（Transient earth voltage,TEV）、超聲波檢測法（Acoustic emission,AE）、特高頻檢測法（Ultra high frequency,UHF）和紅外精確測溫法等[1-2]。當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生局部放電時會產(chǎn)生電磁波，由于集膚效應(yīng)的存在，電磁波將沿著開關(guān)柜內(nèi)的金屬表面?zhèn)鞑?，并在金屬表面的縫隙處或與非金屬的銜接處（如觀察窗）向外擴(kuò)散。暫態(tài)地電壓檢測法就是利用電磁波向外擴(kuò)散時通過貼面電容原件檢測產(chǎn)生的地電波，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部放電缺陷[3-4]。超聲波檢測法是利用超聲傳感器檢測電磁波傳播過程產(chǎn)生的機(jī)械振動，從而發(fā)現(xiàn)內(nèi)部放電缺陷。特高頻檢測法是通過特高頻傳感器檢測內(nèi)部的特高頻信號，從而判斷內(nèi)部放電故障。紅外精確測溫則是通過檢測放電時的發(fā)熱現(xiàn)象，來發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜的內(nèi)部故障。

2 開關(guān)柜帶電檢測流程

2.1 開始檢測

對于開關(guān)柜的超聲波檢測，針對開關(guān)柜的前柜，選擇中柜和下柜進(jìn)行檢測；針對開關(guān)柜的后柜，選擇上柜、中柜和下柜進(jìn)行檢測[5]。如果是頂頭的開關(guān)柜，需要在側(cè)柜的上柜、中柜和下柜進(jìn)行檢測。在檢測的過程中，檢測人員需將非接觸式傳感器與大地保持水平，沿著開關(guān)柜柜門縫隙進(jìn)行檢測；在主機(jī)的連續(xù)模式下，觀察檢測信號變化，并在佩戴的耳機(jī)中仔細(xì)聽有無高頻次和持續(xù)性的聲音信號[6]。當(dāng)發(fā)現(xiàn)所檢測的信號明顯高于背景信號時，進(jìn)行多次重復(fù)檢測，并查找信號最大值的點。

2.2 異常分析流程

（1）發(fā)現(xiàn)異常放電信號：在對開關(guān)柜進(jìn)行帶電檢測的過程中，如發(fā)現(xiàn)明顯高于背景干擾的異常信號，要通過切換通道和調(diào)節(jié)增益，使信號清晰、明顯地顯示在儀器上。

（2）放電信號分析：通過查看異常信號的幅值圖譜、相位圖譜和波形圖譜等，比對各種放電類型的典型圖譜，對所測得的信號進(jìn)行分析、判斷，初步確定放電類型。

（3）對所測信號命名并保存：將所測得信號圖譜按照所處開關(guān)柜的設(shè)備編號進(jìn)行命名（如10 kV 某開關(guān)柜后柜左上），作為該開關(guān)柜局部放電缺陷分析的依據(jù)。開關(guān)柜帶電檢測異常診斷流程圖如圖1所示。

圖1 開關(guān)柜帶電檢測異常診斷流程圖

3 某10 kV開關(guān)柜表面氣隙放電缺陷分析

2020年11月23日，在10 kV某線56開關(guān)柜檢測到超聲波異常放電信號，最大幅值約20 dB，暫態(tài)地電壓、特高頻檢測信號正常，超聲波檢測到的最大點位于開關(guān)柜柜后電纜倉，經(jīng)分析判斷放電源位于C相穿墻套管處，根據(jù)所測得放電信號的圖譜分析，其放電類型具有間隙放電特征，并在現(xiàn)場能明顯看到放電現(xiàn)象。建議立即停電，進(jìn)行檢修處理。

（1）超聲波檢測。超聲波檢測相關(guān)圖譜及說明如圖2所示。由圖2可知，超聲波圖譜具有局部放電特征，根據(jù)波形圖譜和相位圖譜判斷放電類型具有間隙類放電特征，最大值幅值約20 dB。

圖2 超聲波檢測數(shù)據(jù)

（2）暫態(tài)地電壓檢測。暫態(tài)地電壓檢測數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可知，暫態(tài)地電壓測試值低于國家標(biāo)準(zhǔn)值，測試正常。

表1 暫態(tài)地電壓檢測數(shù)據(jù) 單位：dB

（3）特高頻檢測。特高頻PRPS&PRPD圖譜如圖3所示。從圖3可以看出，特高頻檢測結(jié)果正常。

圖3 特高頻PRPS&PRPD圖譜

（4）停電檢修。2020年11月24日，對10 kV某線56開關(guān)柜進(jìn)行停電檢修，經(jīng)過拆解后的C相穿墻套管如圖4所示。從圖4中可以看到明顯的放電痕跡，放電點被灼燒、碳化。

圖4 拆解后的C相穿墻套管處

現(xiàn)場將穿墻套管進(jìn)行更換處理，并對導(dǎo)線噴涂絕緣材料強(qiáng)化絕緣，送電后再次進(jìn)行超聲檢測，檢測結(jié)果無異常，該放電缺陷得以消除，有效地避免了事故的發(fā)生。

4 結(jié)束語

文章通過介紹開關(guān)柜帶電檢測技術(shù)及流程，并利用帶電檢測技術(shù)對一起10 kV開關(guān)柜表面氣隙放電缺陷進(jìn)行分析，從而成功避免了一起開關(guān)柜事故的發(fā)生，提高了用戶的供電可靠性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。