35 kV開關柜局部放電檢測分析

隋恒，董萬光，陳芳，孫圣凱，郭曉飛

（國網山東省電力公司聊城供電公司，山東聊城252000）

35 kV開關柜局部放電檢測分析

隋恒，董萬光，陳芳，孫圣凱，郭曉飛

（國網山東省電力公司聊城供電公司，山東聊城252000）

通過對35 kV開關柜進行帶電測試，發現柜內存在局部放電。利用特高頻及高頻傳感器進行準確定位，停電檢查后發現開關柜中穿柜套管的等電位接觸不良造成懸浮放電。針對開關柜的結構設計缺陷，采取改變等電位連接的方式，并提出了針對此類缺陷的防范措施。

開關柜；局部放電；接觸不良

0 引言

高壓開關柜由于占地面積小、維護簡單，在35 kV及以下電壓等級開關設備中廣為使用，但由于其內部結構緊湊、電場強度分布不均勻，易出現毛刺尖端、金屬雜質、螺絲松動等情況，導致局部放電，威脅設備安全運行［1］。

利用技術較為成熟的超聲波、特高頻和高頻檢測方法開展聯合測試，可以對局部放電進行準確定位，并判斷放電類型，對局部放電缺陷的處理提供依據［2］。

1 局部放電測試

1.1 現場情況

某220 kV變電站35 kV開關柜2007年投運。2015年6月，利用特高頻法對該站開關柜進行局部放電測試，發現開關室內存在局部放電信號，經仔細排查，確定放電信號幅值最大點位于I組電容器35C1間隔開關柜附近。

1.2 現場測試方法

局部放電發生時會伴隨有電磁波信號，特高頻測試就是利用特高頻傳感器（頻帶為300～3 000 MHz）獲取電磁波信號，判斷有無局部放電發生［3］。為消除開關柜金屬殼體對電磁波信號的屏蔽，需要在金屬殼體的斷口處測試，現場工作中通常將特高頻傳感器放置于開關柜的觀察窗位置［4］。

將兩個特高頻傳感器分別放置于I組電容器35C1間隔開關柜后柜門的上下端兩個觀察窗上，局部放電信號如圖1所示，局部放電信號具有明顯的相位相關性，在一個工頻周期內存在兩簇幅值穩定的信號，屬于典型的懸浮放電信號特征［5］。

圖1 35C1開關柜局部放電測試結果

為確定放電源位置，在35C1間隔開關柜及其相鄰的311間隔開關柜上分別放置傳感器，局部放電

信號如圖2所示，其中紫色標示為35C1開關柜內信號，綠色標示為311開關柜內間隔。可見，35C1開關柜內信號在時間上領先于311開關柜內信號，說明放電源更靠近35C1開關柜一側。

圖2 35C1與311開關柜局放測試

同樣，測試35C1與相鄰另一側的312間隔開關柜，發現35C1開關柜內信號在時間上領先于312開關柜信號，可以確定局放信號源位于35C1開關柜內。

將傳感器放置于35C1開關柜的上下觀察窗上，局部放電信號如圖3所示，放置于上部觀察窗的紫色標示信號領先于下部觀察窗信號，說明放電源更接近開關柜的上部。

圖3 35C1開關柜上下觀察窗局部放電信號

將3個鉗形高頻傳感器套在室外I組電容器35C1間隔的三相電纜出線上，如圖4所示，測試開關柜內局部放電信號傳播到出線電纜上的情況，如圖5所示。

觀察三相電纜中局部放電信號，B相電纜中局部放電信號（圖5中紫色標示）的首個波峰極性與其他兩相相反，且信號幅值明顯大于其他兩相。說明局部放電源位于B相，其他兩相中發現的信號為感應信號。

圖4 高頻法測試局部放電現場

圖5 高頻法測試三相電纜局部放電信號

通過特高頻和高頻法測試，確定局部放電源位于I組電容器35C1開關柜內B相，其位置更靠近上部觀察窗位置。

2 檢查處理

2.1 檢查情況

將母線停電后，打開35C1及相鄰的開關柜檢查，發現35C1與其相鄰的312開關柜之間的B相母線穿柜套管有放電灼燒痕跡，穿柜套管內布滿白色粉末，母線與穿柜套管屏蔽層等電位連接的幾字形軟連彈簧端部（與穿柜套管接觸處）有明顯燒蝕，如圖6、圖7所示。

圖6 現場開關柜穿柜套管

圖7 穿柜套管及軟連彈簧燒蝕情況

根據現場檢查情況，可以確定B相穿柜套管與母線之間存在放電。35 kV母線與套管屏蔽層之間依靠軟連彈簧的機械壓力形成等電位連接，如圖8所示。

隨著運行時間的積累，軟連彈簧的機械強度勢必降低，在電動力及其他外力使母線振動時，軟連彈簧與穿柜套管屏蔽層之間會發生瞬時松動，形成懸浮放電。

圖8 放電部位示意

2.2 處理情況

開關柜穿柜套管與母線依靠幾字形軟連彈簧的機械壓力實現等電位，當軟連彈簧機械強度下降后，必然使等電位連接的可靠性降低。因此，僅將燒蝕的軟連彈簧更換不能從根本上解決問題。經過研究，決定用銅導線代替軟連彈簧，在母線和穿柜套管屏蔽層上分別使用螺栓壓緊，從根本上消除了等電位連接斷開的可能，如圖9所示。

圖9 等電位連接情況

2.3 防范措施

結合停電計劃，逐步消除采用軟連彈簧實現等電位連接的穿柜套管，改為螺栓壓緊的連接結構。

強化開關柜局部放電檢測工作，對存在局部放電缺陷但無法立即消缺的進行跟蹤測試，掌握缺陷發展情況。

開關柜新安裝時，應加強現場檢查力度，保證柜內設備等電位連接牢固，消除連接不良、松動等工藝隱患。

3 結語

開關柜內部結構緊湊，電場環境復雜，停電例行試驗時無法發現柜內接觸不良、零件松動等情況。利用局部放電檢測技術加強開關柜帶電檢測，可以及時發現開關柜的內部缺陷對提高設備運行維護水平、及時發現事故隱患、減少停電時間，有著積極的意義。

［1］潘長明，劉剛，熊炬，等.高壓開關柜絕緣事故的分析及防范措施［J］.高壓電器，2011，47（7）：90-93.

［2］高文勝，丁登偉，劉衛東，等.采用特高頻檢測技術的局部放電源定位方法［J］.高電壓技術，2009，35（11）：2 680-2 684.

［3］關永剛，錢家驪.射頻法在高壓開關柜局放監測中的應用研究［J］.高壓電器，2001，37（5）：1-3.

［4］王國利，鄭毅，郝艷捧，等.用于變壓器局部放電檢測的超高頻傳感器的初步研究［J］.中國電機工程學報，2002，22（4）：154-160.

［5］楊景剛，黎大健，趙曉輝，等.局部放電定位中UHF信號到達時延估計法的研究［J］.變壓器，2008，45（6）：34-38.

Detection and Analysis of the Partial Discharge in 35 kV Switchgear

SUI Heng，DONG Wanguang，CHEN Fang，SUN Shengkai，GUO Xiaofei
（State Grid Liaocheng Power Supply Company，Liaocheng 252000，China）

The partial discharge was found in a 35 kV switchgear when the online detect was conducted.By using UHF and HF methods，the defect was located accurately that a suspended discharge occurred caused by potential poor contact on the wall bussing，which was confirmed by off-line examination.Aiming at structural design defects of switchgear，the equal potential connecting structure was changed，and preventive measures were proposed to against such defects.

switchgear；partial discharge；poor contact

TM591

B

1007－9904（2016）10－0078－03

2016-05-10

隋恒（1986），男，工程師，從事高壓試驗檢修工作。