一起開關柜帶電測試異常分析與處理

蘇同斐，王洪禮，李紅剛

（國網山東省電力公司濱州供電公司，山東濱州256610）

一起開關柜帶電測試異常分析與處理

蘇同斐，王洪禮，李紅剛

（國網山東省電力公司濱州供電公司，山東濱州256610）

隨著帶電檢測技術的發展，通過暫態地電壓及特高頻檢測可以及早發現并處理開關柜運行過程中的絕緣缺陷，確保設備安全運行。介紹一起開關柜帶電測試異常，并針對異常情況進行分析，查找異常原因，描述處理過程，為今后異常情況的發現及消除提供參考。

開關柜；暫態地電壓；超聲；特高頻

0 引言

隨著封閉式開關柜的大量普及，開關柜運行過程中，能夠通過有效測試手段及時發現異常、防止故障的發生顯得尤為重要。現多采用暫態地電壓（TEV）、超聲局放和特高頻局放測試的方式監測開關柜運行狀況［1］，準確分析、判斷測試異常信號，是確保檢測效果的關鍵。

1 異常的發現及初步分析

1.1 異常情況描述

2015－05－12，對220 kV某變電站進行開關柜暫態地電壓及特高頻測試時，發現1號主變35 kV側301斷路器間隔開關柜存在相對幅值較大的TEV及特高頻局放信號，且在開關柜后上部檢測到的幅值比中下部的幅值要高，初步判斷局放源在開關柜母線室內。7月16日和10月30日對其進行復測，局放源定位在1號主變35 kV側室內過橋母線柜內靠近穿柜套管處。

1.2 異常原因分析

1）初測異常分析。

初測開關柜各項數據如圖1～4所示。由圖1可以看出，特高頻信號幅值較大，且放電脈沖發生在第二和第四象限；由圖2知超聲波局放檢測無異常；該站高壓室內背景45 dB，從圖3中可以看到1號主變301開關柜暫態地電壓數據達到滿量程60 dB，與背景值之間互差為15 dB；從圖4中可以看到301開關柜前中、后上和后中位置均達到60 dB。

圖1 1號主變301開關柜PRPS及PRPD圖譜

圖2 1號主變301開關柜超聲測試圖譜

圖3 開關柜室內地電波測試數據

圖4 1號主變301開關柜地電波測試數據

鑒于以上測試結果，建議對該開關柜加強關注，縮短巡檢周期，并觀察檢測幅值的變化規律。

2）7月16日復測情況。

2015－07－16，對301開關柜進行復測。在使用特高頻復測時，信號依然保持著高幅值，開關柜后上部觀察窗處信號增大，通過現場移動不同位置檢測，最大放電信號源靠近1號主變室內過橋母線位置，放電脈沖此次出現在電壓周期的第一和第三象限。

用超聲波儀器所配耳機能夠聽到較明顯的聲音，其測試圖譜有效值和周期最大值較高，周期最大值達到14.8 mV，且50 Hz、100 Hz相關性同時存在，50 Hz相關性大于100 Hz相關性。

測量高壓室內暫態地電壓，1號主變301開關柜前中、后上位置依然達到60 dB，且開關柜后面能夠聽到較大的連續的放電聲音。

通過復測，特高頻信號出現想先發生變化，且現場測試出現超聲信號，試驗人員初步判斷開關柜內存在沿面放電，為進一步確定放信號需再次復測核實。

3）10月30日復測情況。

2015－10－30，試驗人員對35 kV高壓開關柜進行帶電測試復測，發現現場35 kV 1號主變301開關柜后面依然存在明顯的連續放電聲音，特高頻和超聲波檢測異常信號依然存在。

采用特高頻檢測，最大放電信號源靠近1號主變室內過橋母線位置（即圖5所示檢測位置）。1號主變35 kV側301開關柜特高頻信號特征明顯，放電脈沖保持在電壓周期的第一和第三象限，但兩個相位段的放電特征不對稱，放電分散性較大，放電時間間隔不穩定，極性效應不明顯，初步分析為1號主變35 kV側301開關柜內部存在沿面放電。

圖5 檢測位置

超聲測試有效值和周期最大值較高，周期最大值升至15.6 mV，且50 Hz和100 Hz相關性同時存在。

暫態地電壓測試時，1號主變301開關柜前中及后上處暫態地電壓數據依然達到滿量程60 dB。

綜合兩次復測情況，初步確定開關柜符合沿面放電特征，認為局部放電的產生原因可能為：開關柜內絕緣部件表面積污或受潮；絕緣部件爬距不足或安裝的絕緣間隙不夠；柜內絕緣部件（包括絕緣支柱、穿墻套管、傳柜套管等）制造裝配質量或安裝工藝不良。確認需停電處理異常。

2 處理情況

對該間隔進行停電處理，將35 kV 1號主變室內母線橋柜體側面板打開，進行檢查，發現1號主變35 kV室內母線橋開關柜內臟污嚴重，絕緣子和母線上附著了大量的塵土，如圖6所示。開關柜內部放電痕跡及劃傷痕跡如圖7所示。

圖6 開關柜內臟污嚴重

經檢查35 kV絕緣支柱、穿墻套管和穿柜套管表面，未發現有放電痕跡。三相銅排之間安裝了4塊絕緣隔板，材質為環氧樹脂，厚度為5 mm，絕緣隔板上污穢嚴重，絕緣隔板表面有大量的放電的黑色痕跡（見圖7中紅色標注部分），B相搭接盒靠近C相側有明顯的放電黑斑痕（圖7（b）中紅色標注部分），且絕緣隔板表面大面積出現爆皮現象，并有劃傷痕跡（圖7中黃色標注位置）。

圖7 絕緣隔板情況

拆除1號主變35 kV側連接引線后，對35 kV過橋母線進行耐壓試驗，主要考驗35 kV絕緣支柱、穿墻套管和穿柜套管的絕緣情況，在試驗電壓95 kV下未發生放電閃絡現象，證明這些部分沒有絕緣問題。分別對相間4塊絕緣隔板進行交流耐壓試驗，其中B相和C相之間絕緣隔板在電壓升至48 kV時發生擊穿現象，證明絕緣隔板存在絕緣缺陷［2］。經更換后恢復送電。

3 原因分析

現場打開開關柜后，觀察內部帶電體與絕緣隔板的距離，發現帶電體與絕緣隔板距離最大為50 mm，邊相甚至接近絕緣隔板，這違反標準規定的“帶電體與絕緣板之間的最小空氣間隙應不小于60 mm”［3］。35 kV室內母線橋設計不合理，使絕緣距離不足，直接導致帶電體對受污染的絕緣隔板放電，產生相應放電信號，是本次異常的根本原因。

同時，根據現場開關柜所處環境，大量粉塵等污穢物易附著于母線上，造成內部件絕緣水平降低。開關柜的絕緣隔板采用環氧樹脂板［4］加工而成，其憎水性能差、不阻燃，是一種極性介質。在潮濕及表面臟污的情況下，表面電導將顯著增大，當電場強度達到一定數值時，就會發生局部閃絡，閃絡會加快該處絕緣的劣化，直到發生沿面閃絡，也促進了本次異常的發生。

4 結語

在開關柜運行過程中，特高頻、超聲和暫態地電壓檢測能夠及時發現開關柜內部沿面放電異常，若發生特高頻及暫態地電壓異常情況，應縮短周期多次跟蹤監測，考慮開關柜所處環境及內部結構，綜合分析故障原因，以便找到故障根源并進行處理，以免影響電網安全運行。同時，在開關柜驗收投運時，應按照驗收標準考察開關柜本身設計情況，著重注意帶電體部位與絕緣隔板之間的距離，確保設備合格投運。

［1］徐焰.開關柜局部放電暫態對地電壓檢測技術［J］.供用電，2011，28（1）：62-64.

［2］國家能源局.電力安全工器具預防性試驗規程：DL/T 1476—2015［S］.北京：中國電力出版社.

［3］電力行業高壓開關設備標準化技術委員會.3.6～40.5 kV交流金屬封閉開關設備和控制設備：DL/T 404—2007［S］.北京：中國電力出版社.

［4］王雋.中壓開關柜絕緣方式和絕緣事故分析［J］.絕緣材料，2008，41（3）：15-17.

Analysis and Treatments of an Abnormal On-line Detection of Switchgears

SU Tongfei，WANG Hongli，LI Honggang
（State Grid Binzhou Power Supply Company，Binzhou 256610，China）

With the development of live detection technology，the insulation defects of switchgear during operation can be found and dealt with as soon as possible through the transient earth voltage test and the ultra-high frequency detection to ensure the safe operation of the equipment.An abnormal online test of the switchgear is introduced and analyzed，and some treatments are provided，which can provide references for similar situations.

switch cabinet；transient earth voltage；ultraphonic；ultra-high frequency

TM403.4

B

1007－9904（2017）05－0075－03

2016-12-28

蘇同斐（1987），女，從事電氣試驗及變電狀態評價工作。