一起10 kV開關柜（F15）局放定位診斷與分析

劉秦銘，黃楚晴

一起10 kV開關柜（F15）局放定位診斷與分析

劉秦銘1，黃楚晴2

（1.廣東電網責任有限公司廣州供電局，廣東 廣州 510000；2.廣東電網責任有限公司韶關供電局，廣東 韶關 510630）

通過診斷及分析一起10 kV開關柜（F15）的局部放電缺陷，從而判斷出原因并做出運維試驗跟蹤，進而進行復測或停電檢查工作等處理工作，以最終消除缺陷。此研究將能為相關局放試驗工作提供必要的技術參考及判斷依據，以更好地提高操作的安全性。

10 kV開關柜；局部放電；試驗診斷；高精度示波器時差法

1 背景概述

隨著電力系統中電力技術的應用及發展，緊湊型的高壓開關柜在變電站中的使用逐漸廣泛，因此為了避免高壓開關柜發生絕緣故障等問題，對于其機構的設計、絕緣材料的使用及運維環境均需要滿足嚴格的要求。如何有效安全地對高壓開關柜進行局放診斷，從而提出有效的改進措施，是加強電氣設備管理及應用新技術的重要研究方向，不但能預防事故發生，同時提高電氣設備的使用壽命。由于10～35 kV開關柜內電氣設備運行時會因絕緣介質中氣泡或雜質的存在而導致局部場強增大，從而發生局部放電的情況，而局部放電會導致絕緣老化和擊穿，造成一定的開關柜安全事故。檢修工作對于電力行業的穩定運行起著重要作用，能及時發現并處理潛在危險，防止安全事故的發生。其中10 kV高壓開關柜的檢修測試工作在電力系統中十分常見。

2019-04，韶關供電局工作人員在開展10 kV開關柜局部放電測試過程中發現F15開關柜存在異常，DMS、朗德超高頻均測試到疑似局放信號，懷疑開關柜內部存在沿面或空穴放電，現場超聲和暫態地電波數據無異常，超聲波現場數值0 dB（超過6 dB為嚴重放電），地電波3 dB（超過50 dB為嚴重放電）。為進一步查找信號來源，本課題將安排課題研究人員在現場開展缺陷診斷定位測試，以在不影響設備正常運作的情況下，了解開關柜帶電運行下局部放電的狀態，進而預先發現其潛在缺陷和故障點，以提高現場的設備運維安全性。

2 測試內容

課題研究人員采用DMS特高頻、高精度示波器、地電波、超聲波等多套局放檢測裝備，對F15開關柜進行了局放排查和缺陷診斷工作。

2.1 超聲和暫態地電波測試

現場數據無異常，超聲波現場數值為0 dB（超過6 dB為嚴重放電），地電波為3 dB（超過50 dB為嚴重放電）。

2.2 DMS局放測試

現場首先排除柜內可能存在的干擾源，將開關柜內加熱照明回路斷開，然后對F15開關柜的前后觀察窗和縫隙進行DMS局放測試，傳感器分別在開關柜正面觀察窗2、開關柜背面觀察窗3以及背面的縫隙位置測到局部放電信號，初步判斷為沿面或空穴放電。

具體位置及測試結果如圖1所示。

圖1 高壓室F15開關柜觀察窗示意圖

2.3 高精度示波器時差法

高精度示波器配合兩個特高頻傳感器，通過相同長度的信號傳輸線傳輸至高精度示波器。分別對開關柜的上下、 左右、前后三個維度，利用時差計算對內部局放源進行精確 定位。

43 cm的傳感器距離時間差如圖2所示。在F15開關柜背面上下柜板縫隙及觀察窗位置布置傳感器，傳感器間距離為43 cm，利用高精度示波器計算兩個傳感器之間首個峰谷到達的時間差（曲線1為1號傳感器，曲線2為2號傳感器），并取兩次測量平均值為0.825 ns，換算成距離為24.7 cm。

155 cm的傳感器距離時間差如圖3所示。在F15開關柜背面、正面下觀察窗位置布置傳感器，傳感器間距離為155 cm，利用高精度示波器計算兩個傳感器之間首個峰谷到達的時間差（曲線3為1號傳感器，曲線4為2號傳感器）并取兩次測量平均值為4.95 ns，換算成距離為148.5 cm。

圖2 43 cm的傳感器距離時間差示意圖

圖3 155 cm的傳感器距離時間差示意圖

41 cm的傳感器距離時間差如圖4所示。在F15開關柜背面上下柜板縫隙左右兩端位置布置傳感器，傳感器間距離為41 cm，利用高精度示波器計算兩個傳感器之間首個峰谷到達的時間差（曲線5為1號傳感器，曲線6為2號傳感器），并取兩次測量平均值為0.525 ns，換算成距離為15.7 cm。

圖4 41 cm的傳感器距離時間差示意圖

通過三個維度數據的測量，以開關柜背面左下角為0點建立三維坐標（單位：cm），通過測量數據坐標建立方程推算局放點位置坐標約為（36，99，10）位置，即靠近F15開關柜背面下柜板右上角位置。根據定位結果和開關柜內部結構，初步判斷局放信號源在電流互感器位置，對應位置為B、A兩相電流互感器相鄰位置。F15開關柜出線電流互感器為固體環氧樹脂澆注型。

3 測試結果分析

超聲和暫態地電波測試數據無異常，超聲波現場數值為0 dB，地電波為3 dB。DMS局放測試測到局部放電信號，相位特征明顯，初步判斷結果為沿面或空穴放電。高精度示波器利用時差計算對內部局放源定位結果為B、A相出線電流互感器位置。考慮F15開關柜出線電流互感器為固體環氧樹脂澆注型，表面可能會出現臟污、受潮或絕緣存在氣泡。

根據上述結果可以分析出，局放信號源來自F15開關柜出線B、A相電流互感器位置，原因為表面臟污或受潮引起沿面放電或固體絕緣存在空穴產生局部放電，建議對F15開關柜出線B、A相電流互感器加強運維試驗跟蹤，安排近期進行復測或停電檢查。

4 結語

電網系統中各項測試及設備診斷均具有重要的意義，能保證電力系統各種設備運行的安全性。項目組通過對一起10 kV開關柜（F15）局放定位進行診斷分析，明確了放電原因，從而更好地安排后續跟蹤工作，其研究對電力系統的測試領域尤其是電氣設備的運行與維護工作有著重要的影響和意義，能更好地保障高壓開關柜安全運行。

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2095－6835（2020）20－0100－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.20.043

劉秦銘（1989—），男，廣東東莞人，碩士研究生，工程師，研究方向為電力系統工程。黃楚晴（1993—），女，廣東韶關人，本科，助理工程師，研究方向為電力工程技術。

〔編輯：嚴麗琴〕