開關(guān)柜局部放電故障分析與處理

楊雨薇 趙 蓉 王 柯 胡 首

（1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司技術(shù)技能培訓(xùn)中心（長(zhǎng)沙電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院），湖南長(zhǎng)沙 410131；2.國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司邵陽(yáng)供電分公司，湖南邵陽(yáng) 422000）

0 引言

10 kV開關(guān)柜是重要的配電設(shè)備，包含斷路器、隔離開關(guān)、互感器等主要部件，其安全穩(wěn)定運(yùn)行是電網(wǎng)可靠供電的重要前提。相比于傳統(tǒng)敞開式設(shè)備，開關(guān)柜具有自動(dòng)化水平高、占地面積小、可靠性高等優(yōu)勢(shì)[1]。但在實(shí)際運(yùn)行中，受制造、運(yùn)輸、安裝和運(yùn)行各環(huán)節(jié)中不利因素的影響，近年來(lái)由開關(guān)柜電纜終端接頭安裝工藝不佳造成的柜內(nèi)絕緣薄弱或損壞等故障時(shí)有發(fā)生[2]。利用局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)，可在開關(guān)柜正常運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的評(píng)估，從而保證持續(xù)供電。對(duì)于開關(guān)柜的局部放電帶電檢測(cè)，常采用暫態(tài)地電壓法和超聲波法。本文針對(duì)某10 kV線路開關(guān)柜帶電檢測(cè)發(fā)現(xiàn)異常超聲波局放信號(hào)，并對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行精確定位的現(xiàn)場(chǎng)案例進(jìn)行了分析。

1 故障經(jīng)過(guò)

2020年1月12 日，某檢修公司開展春季安全大檢查，對(duì)10 kV某線312開關(guān)柜進(jìn)行帶電檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜后上柜和后下柜局放值超標(biāo)，表1為檢測(cè)數(shù)據(jù)。

表1 2020年1月12日超聲波及暫態(tài)地電壓首次測(cè)試數(shù)據(jù)

DL/T 393—2021《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，超聲波局放數(shù)值應(yīng)不超過(guò)8 dB，超過(guò)15 dB為嚴(yán)重缺陷。據(jù)表1所示，312開關(guān)柜后上和后下柜超聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)超標(biāo)，測(cè)量值最大為25 dB，與背景值差18 dB，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的8 dB[3]。結(jié)合暫態(tài)地電壓測(cè)試值無(wú)異常超標(biāo)，初步判斷312開關(guān)柜內(nèi)有表面放電現(xiàn)象發(fā)生。

2 故障檢查情況

1月13日，進(jìn)行停電檢查?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)電纜頭有交叉現(xiàn)象，三岔口以上的熱縮套部分有磕碰痕跡，存在絕緣破損現(xiàn)象[4]；B、C相電纜頭熱縮套表面存在環(huán)狀電暈放電現(xiàn)象，并粘著白色膠狀物，C相與B相的交叉部分存在受潮放電現(xiàn)象，并因絕緣劣化而出現(xiàn)發(fā)黑痕跡，如圖1所示。

圖1 電纜交叉和放電痕跡

3 故障分析

3.1 試驗(yàn)分析

試驗(yàn)人員對(duì)312電纜進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 2020年1月13日電纜停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表2可知，A、B、C三相絕緣電阻正常，而交流耐壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)B、C兩相電纜護(hù)套臨近接觸部位發(fā)生輕微的放電現(xiàn)象。

故障原因分析：

1）判斷該故障類型為表面局部放電[3]。

2）該高壓室除濕機(jī)故障，室內(nèi)濕度接近80%，超過(guò)規(guī)定的70%。

3）電纜頭交叉且間距太短，引起周圍電場(chǎng)畸形，導(dǎo)致故障點(diǎn)附近場(chǎng)強(qiáng)偏高，超過(guò)介質(zhì)的表面場(chǎng)強(qiáng)擊穿分量，從而在表面形成放電。

4）電纜頭材質(zhì)不佳，制作工藝水平不高。據(jù)調(diào)查，電纜交叉的情況近年來(lái)屢有發(fā)現(xiàn)，但放電情況如此嚴(yán)重的在該地區(qū)僅此一例，因此在制作工藝及材料制造的過(guò)程中應(yīng)該存在紕漏。

3.2 解剖分析

為進(jìn)一步了解電纜絕緣情況，檢修人員將312電纜頭外護(hù)套剝離。通過(guò)仔細(xì)檢查，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的絕緣擊穿痕跡，且電纜護(hù)套內(nèi)側(cè)也沒有發(fā)現(xiàn)放電痕跡，如圖2、圖3所示。由此可以得出結(jié)論：由于電纜安裝時(shí)B、C相存在交叉且接近接觸的情況，在長(zhǎng)期的局部放電作用下，交叉部位已經(jīng)出現(xiàn)了外絕緣損壞[5]。由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)，該電纜相間放電還處于外護(hù)套表面放電階段，對(duì)主絕緣尚未造成影響。

圖2 B、C相外護(hù)套的放電痕跡

圖3 B、C相外護(hù)套內(nèi)側(cè)無(wú)任何放電痕跡

3.3 整改

對(duì)312出線柜內(nèi)電纜頭嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)工藝重新進(jìn)行制作，處理了電纜分支交叉問(wèn)題，保證其分支具有足夠的相間距離。完成重做后試驗(yàn)人員對(duì)電纜進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 2020年1月13日電纜頭重做后試驗(yàn)數(shù)據(jù)

投運(yùn)后對(duì)312開關(guān)柜再次進(jìn)行帶電檢測(cè)，數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 2020年1月13日超聲波及暫態(tài)地電壓首次測(cè)試數(shù)據(jù)

312開關(guān)柜帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)合格，開關(guān)柜后上和后下柜超聲波局放數(shù)值恢復(fù)正常，缺陷消除。整改后如圖4所示。

圖4 整改后312電纜頭

4 建議措施

1）該開關(guān)柜電纜頭安裝工藝質(zhì)量不佳，在電纜頭安裝時(shí)一定要保護(hù)好電纜頭，防止其熱縮套被割傷或碰傷。根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司變電驗(yàn)收通用管理規(guī)定第5分冊(cè)開關(guān)柜驗(yàn)收細(xì)則》，在安裝調(diào)試關(guān)鍵點(diǎn)監(jiān)督、竣工驗(yàn)收等階段，應(yīng)由所屬管轄單位運(yùn)檢部選派相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參與，且負(fù)責(zé)人員應(yīng)為技術(shù)專責(zé)，或具備班組工作負(fù)責(zé)人及以上資格[6]。若關(guān)鍵點(diǎn)驗(yàn)收監(jiān)督過(guò)程不仔細(xì)、不全面，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜頭安裝方式不符合技術(shù)要求，將有可能出現(xiàn)各種異常缺陷。

2）電纜分支存在交叉，沒有足夠的相間距離，在長(zhǎng)期的運(yùn)行電壓和較高的環(huán)境濕度作用下，該電纜頭發(fā)生表面局部放電，最終導(dǎo)致絕緣表面發(fā)生損壞[7]。因此，在電纜頭制作及安裝過(guò)程中，一定要防止電纜頭分支交叉的情況，并保證其有足夠的相間距離。

3）驗(yàn)收時(shí)、運(yùn)行維護(hù)中未及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜交叉情況，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督全過(guò)程管控，防止類似事件再次發(fā)生。

4）高壓室內(nèi)的除濕裝置損壞后，未及時(shí)修復(fù)或更換，導(dǎo)致室內(nèi)濕度過(guò)高。應(yīng)及時(shí)對(duì)開關(guān)柜開展巡視和帶電檢測(cè)，確保及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況。