開閉所高壓帶電傳感器故障原因分析及處理方法探討

覃宗濤，張敏

(廣西電網公司桂林供電局，廣西 桂林 541000)

1 引言

對于無法直接驗電的全絕緣全密封型開閉所，帶電顯示器及其相應的五防閉鎖功能是防止誤操作的重要手段，如防止帶電合地刀，防止誤開柜門等;而高壓帶電傳感器故障時無電壓輸出，造成電纜已不帶電的假象，使帶電顯示及其對應的五防功能失效，給電網穩定和人身安全極大的隱患。由于傳感器位于電纜室內，運行條件惡劣，受凝露，腐蝕，甚至灰塵影響較大，易發生故障且不方便處理;在長年維持高濕度天氣的桂林，曾發生過某類型開閉所入網運行不到半年，10臺戶外開閉所50個間隔帶電顯示器三相近乎全部失效的事件。據統計，桂林市區僅2010年發生帶電顯示器缺陷200多次，其中傳感器問題達到40個間隔，占總故障率的近1/5，且具有干燥時恢復正常，而潮濕時反復發生的特點，下面將對傳感器故障的原因進行分析和討論并提出相應的解決辦法。

2 常見開閉所帶電顯示器結構

目前開閉所所用帶電顯示器傳感器以電容感應式為主，通過電容實現對高電壓的抽取，其原理如圖1所示。其中C1為芯棒式感應電容，采用環氧樹脂澆筑于開閉所電纜室進線套管內部，R1為出線端子對地絕緣電阻，R2為帶電顯示器相對地電阻值。

3 傳感器故障原因分析

通過使用500VMΩ表測量10臺故障開閉所50個故障間隔的C1、R1以及Rs2進行測量，發生明顯變化的是傳感器出線端子對地絕緣電阻，測量數據如表1。

表1 傳感器故障間隔出線端子對地絕緣電阻

由表1數據可見，10臺故障開閉所中，絕緣電阻最大的僅為1.5MΩ。

下面將詳細分析R1值變化對顯示器的影響，對圖1進行等效變換，如圖2所示。

根據電路原理，流過R2即顯示器的電流為:

當R1變化時對流過R2電流的影響:當R1由0趨向于∞時，根據式(1)可得:

C1澆筑于套管內部，受外界環境影響很小，C1≈常量，經實際測量平均值為10pF(不同廠家有所不同);U為系統對地電壓，對于10kV系統，可取U=5773V;本文僅討論傳感器故障，故假設顯示器本身良好，可將R2假設為常數，以本局采用的GSN2型帶電指示器為例，通過實際測量，R2≈1.5MΩ，正常情況下采用20μA等級分流插件，其檢測最低靈敏度15μA，以C1=10pF，R2=1.5MΩ代入式(1)，則有R1最低值為:

根據R1的計算結果以及表1的測量結果比較分析可見，10臺故障開閉所傳感器端子對地絕緣電阻值均不滿足R1值最低要求。造成傳感器故障的原因并非傳感器本身故障，而是傳感器出線端子對地絕緣電阻R1阻值的減小，造成對流過顯示器電流的嚴重分流。

4 傳感器故障處理方法

首先來分析造成R1值降低的機理。造成R1值降低的原因很多，既包含傳感器出線端子本身對地絕緣不足，也包括部分出線端子至顯示器連接所用屏蔽線端部密封不嚴，受潮后造成線芯對屏蔽層短路，電纜室凝露情況下，部分產品端子離底座距離很近且容易積水，而腐蝕金屬底座和端子螺栓，水溶液離子濃度增加，且串聯的水珠形成電流通道，進一步增加R1的分流作用。

對于傳感器輸出電壓，空氣絕緣可視為無窮大，端子部位泄漏電流主要流經套管表面至金屬底座，如圖4所示。則阻斷和延長泄漏路徑即增加爬電距離成為減少泄漏電流主要方法。

本文提供一種簡單的處理方法供參考，通過制作了空圓柱型樹脂套管，如圖5所示。在套管內部充滿具有良好憎水性能的絕緣油脂，并固定在傳感器端子上，如圖6所示。在充滿油脂的地方，可有效阻止水分滲入套管內部而形成一個小范圍干燥高阻區域，此區域起到有效阻斷表面泄漏電流的作用，泄漏電流只能沿著A-B-C-D路徑，起到了增加爬電距離的作用。

對改造后的端子，在人為潑水后實際測量對地絕緣電阻值，均大于200MΩ，實際運行表明，該方法簡單可靠。

對連接至顯示器所用屏蔽線造成的R1值降低，可通過將連線從顯示器和傳感器端子上拆除后測量E端對其他相線線芯絕緣電阻進行判斷，其解決辦法無異于增加屏蔽線端部的密封性，甚至更換新線來解決。

5 結束語

本文對傳感器常見故障進行了原因分析，并提出了一個簡單的解決思路，但對端子進行后期改造僅僅是亡羊補牢的措施，為了杜絕類似問題的發生其根本解決辦法還是在采購時充分考慮到凝露情況下爬電距離的要求，提出相應的技術規范，對端子對地爬電距離做出更高要求，在端子靠近底座方向增加如圖7所示。或者端子處使用小套管方式，如圖8所示。并改變傳感器表面形狀，削弱其積水能力。

對于新采購開閉所，可在交接試驗時人為對傳感器端子部位進行潑水后測量端子對地絕緣電阻值，其值應大于根據式(1)計算結果并有充分的預度。

［1］章克強.低壓電器設備的電器間隙和爬電距離［J］.上海:上海電器技術，2001，NO.3.

［2］GSN2型高壓帶電顯示閉鎖裝置用戶手冊［M］.珠海:珠海優特電力科技股份有限公司.

［3］杭州曙光電器有限公司.電容式電壓傳感器:中國，200820085089.6［P］.2008-12-31.