一起10kV开关柜局部放电异常故障及处理经过

一起10kV开关柜局部放电异常故障及处理经过

刘春明付兆远李琮周迎新许志元

（济南供电公司山东济南250012）

摘要：电力设备带电检测是发现潜伏性运行隐患的有效手段，是电力设备安全、稳定运行的重要保障。本文介绍了一起10kV开关柜局部放电异常故障及处理经过，使用超声波局放、特高频局放、暂态地电压等局部放电测试方法检测到10kV开关柜局部放电，并停电检查得到认证，随后进行缺陷处理，消除缺陷。

关键词：超声波局放；特高频局放；暂态地电压；事故处理

一、故障经过

2018年11月13日，试验人员发现110kV**变电站10kV备用016开关柜上方桥架超声波局放信号异常，超声图谱具有一定的局放特征，暂态地电压局放最大达到60dB，判断放电部位应集中在10kV备用016间隔母线仓室和10kV跨桥连接部位。

检修人员对10kV备用016间隔进行柜内设备检查和缺陷处理，发现母线及跨桥仓内设备受潮严重，柜内有明显放电造成的电烧伤痕迹，绝缘件表面有明显电化学作用下的结晶物质。现场采取更换绝缘件处理措施，防止故障发生。

试验人员对10kV备用016间隔开关柜进行带电测试复测，开关柜暂态地电压局放为7~12dB，特高频、超声波均无局放特征，验证缺陷消除。

二、测试分析

10kV开关柜局放检测，如表1所示：

表110kV开关柜局放检测数据

测试结果为上层开关柜60dB；下层开关柜14dB；10kV跨桥靠近016间隔段55~60dB；随距离变远，检测数值逐渐减小至11dB。检测相邻间隔开关柜，检测数值均在15dB以下。依据相关规定，开关柜运行中暂态地电压相对值“大于20dB为异常”。超声波信号有效值达到21dB，超声图谱具有一定的局放特征，如图3所示，由此判断放电部位应集中在016间隔母线仓室和10kV跨桥连接部位。

图2疑似局放位置

图3超声波图谱

三、缺陷处理

根据停电计划安排，对10kV1段母线及备用016间隔停电，进行柜内设备检查和缺陷处理。检修人员打开母线桥仓室及跨桥封盖进行检查发现：

（1）柜内设备受潮严重

柜内母线铜排及压接螺栓严重受潮锈蚀，如图4所示：

图4压接螺栓严重锈蚀

柜内绝缘件受潮，表面有大量水迹，如图5所示：

图5绝缘件受潮图

（2）柜内放电痕迹明显

柜内有明显放电造成电灼伤痕迹：

图6设备放电烧蚀图

绝缘件表面有明显电化学作用下的结晶物质：

图7放电结晶图

（3）诊断性试验

现场对绝缘件进行了绝缘电阻试验，测试结果均为0MΩ，说明绝缘已经严重受潮，随后使用交流耐压机加试验电压，电压升至1500V时，柜体内多处放电，有母排对绝缘件放电、绝缘件之间放电、支柱绝缘子爬电，如图所示：

图8放电情况

（4）缺陷分析：

根据现场检查情况和以往缺陷处理经验分析，缺陷原因有以下两点：

1）设备运行环境原因

发生放电的仓室是唯一对外界有通风孔设计的仓室，在自然空气湿度较大时，潮湿空气可进入柜内并在绝缘件上附着，侵蚀绝缘件。且该仓室临近窗户，并有制冷空调安装在附近，加快了空气的交换流通，造成灰尘、潮气等大量进入柜内。

2）柜内绝缘件材质原因

柜内绝缘件所使用材质密度不足，憎水性较差，容易吸收水分，从而使其绝缘性能降低。绝缘护套，特别是绝缘接头盒在水分等影响下，表面会析出细小结晶体，在绝缘件表面形成导电通道，造成沿面放电，严重时会造成闪络。

（5）缺陷处理：

根据缺陷情况，现场临时采取两项处理措施：

1）对被电伤和受潮严重的绝缘件进行更换，并在其表面涂刷憎水防护涂料，提高其绝缘性能。

2）对仓室内全部绝缘件使用无水乙醇进行擦拭，清除其表面结晶物和污秽物，防止闪络故障发生。

另外，对未发生放电的相邻10kV备用015、备用017间隔母线室进行检查，未发现有同样异常迹象。

四、消缺后复测分析

试验人员对消缺后的10kV备用016间隔开关柜进行复测。

（1）超声波局部放电测试分析

图910kV备用016间隔测试图

由上述测试图可看出，测试信信号有效值为0.6mV，周期峰值为2.3mV。从相位模式中可以看出图谱无明显放电特征。

（2）特高频局部放电测试分析

图1010kV备用016间隔测试图

从图10中可以看出超声波有效值为1dB（背景1dB），峰值为2dB（背景1dB），50Hz相关性0%，100Hz相关性0%，各参量幅值增大不明显，无明显的50Hz及100Hz相关性；相位模式下，图谱未表现出明显的“双峰”特征。通过和背景数值进行对比，备用016间隔开关柜未有明显的50Hz、100Hz相关性，在相位模式下的图谱不具备较明显的局部放电特征。

（3）开关柜暂态地电压测试

试验人员分别对10kV备用016间隔、跨桥及各临近间隔进行了测试，背景为6dB，测试过程中各间隔暂态地电压测试结果均在8-12dB之间，且备用016间隔开关柜前中、前下、后上、后中、后下无明显差别，与背景6db相比幅值较小，即暂态地电压测试未能检测到局放现象。

综上超声波局部放电测试、特高频局部放电测试和开关柜暂态地电压测试结果，可初步判定110kV**变电站10kV备用016间隔不存在放电现象，证明缺陷已消除。

五、整改建议

近期以来，开关柜因绝缘件绝缘降低的原因造成放电的故障频繁发生。结合本次消缺工作，对开关柜设备的运行和维护提一下几点建议：

（1）建议对开关柜顶盖及封板改造开通风口的条件、方式及防污的方法等进行进一步讨论分析，制定比较具体的执行方案，以便在今后设备验收、设备改造等工作时根据现场实际情况，具体执行。

（2）该站温控器因质量原因曾发生自燃故障，故已将本站所有温湿度控制系统退运，造成设备在环境条件发生变化时，无法对运行条件进行补偿。建议对设备温湿度控制系统（特别是驱潮系统进行整改），防止设备再次因受潮而发生故障。

（3）建议对开关柜内重点部位绝缘件涂刷防污、防水涂料，以提高其抗侵蚀能力，确保其绝缘性能。

参考文献：

[1]肖登明.电力设备在线监测与故障诊断[M].上海:上海交通大学出版社,2005.

[2]Q/GDW1168-2013输变电设备状态检修试验规程[S].

[3]任明,彭华东.采用暂态地电压法综合检测开关柜局部放电[J].高电压技术,2010,36(10):266-267.

作者简介：

刘春明（1987），男，高级工程师，主要从事电气试验、带电检测技术工作。