一起35kV開關(guān)柜局部放電故障分析及處理
35kV金屬封閉式開關(guān)柜在變電站中得到了大量的廣泛使用，是目前電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備，開關(guān)柜在正常運(yùn)行中，由于柜內(nèi)電氣設(shè)備受到環(huán)境溫濕度、灰塵、過電壓等的影響，會發(fā)生局部放電的現(xiàn)象，其局部放電的快速準(zhǔn)確測試對于保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高供電可靠性具有重要意義。暫態(tài)地電壓法與超聲波法的檢測技術(shù)及特點使其適于高壓開關(guān)柜局部放電的檢測，下面將通過對某110kV變電站35kV開關(guān)柜局部放電數(shù)據(jù)異常分析為例，詳細(xì)介紹這兩種方法對設(shè)備異常進(jìn)行診斷及處理。
事件概述 2016年05月11日，運(yùn)行人員在巡視某110kV變電站35kV高壓室時，聽到輕微間歇地放電異音，通知檢修專業(yè)后，試驗人員趕到現(xiàn)場，使用UltraTEVPlus+測試儀；對110kV該變電站35kV高壓室內(nèi)開關(guān)柜進(jìn)行暫態(tài)地電壓測試（TEV），同時進(jìn)行了超聲波局部放電測試（兩種檢測方法的數(shù)據(jù)如下表）。 由此可見：35kVⅡ母PT開關(guān)柜的數(shù)據(jù)明顯與其他開關(guān)柜的檢測數(shù)據(jù)有區(qū)別，測試數(shù)據(jù)以駝峰形分布。35kVⅡ母PT開關(guān)柜前上部（母線倉部位）超聲波值達(dá)到28dB，暫態(tài)地電壓相對值最大為44dB，根據(jù)國網(wǎng)公司帶電測試技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（Q/GDW 11060-2013《交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測試技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用導(dǎo)則》及《變電設(shè)備帶電檢測工作指導(dǎo)意見》運(yùn)檢一【2014】108號文件，超聲波數(shù)值≤8dB 時為正常，>8dB且≤15dB為異常，超聲波數(shù)值>15dB為缺陷；暫態(tài)地電壓相對值≤20dB為正常，>20dB為異常，在30dB為嚴(yán)重，因此判斷此開關(guān)柜存在局部放電缺陷。
原因分析
經(jīng)過與超聲波及暫態(tài)地電壓局部放電檢測數(shù)據(jù)的對比驗證，發(fā)現(xiàn)兩種方法判斷的放電位置基本吻合，都存在于35kVⅡ母PT開關(guān)柜前部，通過平分面法對該缺陷進(jìn)行定位，結(jié)合缺陷部位局部放電特征的分析，定位結(jié)果顯示該缺陷可能位于35kVⅡ母PT開關(guān)柜上部母線倉母線排A相支柱絕緣子附近，由于開關(guān)柜內(nèi)視線受阻，未能確認(rèn)具體放電部位，為此，對存在缺陷的開關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境及周邊環(huán)境進(jìn)行了進(jìn)一步觀察分析，發(fā)現(xiàn)以下特點：
1、因北方春季氣候特點，110kV該變電站位于山頂上，與同類變電站相比海拔較高，晝夜溫差大，開關(guān)室電纜溝內(nèi)也有潮氣上升，開關(guān)柜內(nèi)潮氣不易散去，且5月10日發(fā)生大范圍降雨，造成柜內(nèi)絕緣介質(zhì)受潮，致使絕緣介質(zhì)絕緣性能下降。
2、110kV該變電站地處山西北部煤電基地，變電站西北方向約2公里處有水泥廠，變電站污穢等級達(dá)到三級，空氣質(zhì)量較差，經(jīng)與當(dāng)?shù)厝藛T了解，每年有部分時間天氣狀況較差，霧霾較重，空氣中的懸浮顆粒可能從開關(guān)柜上部的散熱孔進(jìn)入開關(guān)柜內(nèi)部，造成母線倉內(nèi)積污，支柱絕緣子等絕緣介質(zhì)絕緣性能下降。
3、開關(guān)柜內(nèi)由于電磁場比較集中，對于絕緣薄弱的部位影響較大，長時間的運(yùn)行，較強(qiáng)的電磁場強(qiáng)破壞了四周的絕緣介質(zhì)，從而形成局部放電。
正是由于該開關(guān)柜存在的這些特點，為局部放電的發(fā)生埋下隱患，因此針對這起局部放電，初步認(rèn)定放電部位可能為35kVⅡ母PT開關(guān)柜上部母線倉母線排A相支柱絕緣子。
缺陷處理
當(dāng)開關(guān)室內(nèi)背景噪聲值在20dBmV以下時，實測值在30dBmV以上，則說明開關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象，表示嚴(yán)重。為了排除故障，制定了停電檢修缺陷處理方案。在2016年05月12日，對該110kV變電站35kVⅡ母及所帶設(shè)備停電檢修，進(jìn)行了交流耐壓試驗，發(fā)現(xiàn)35kVⅡ母PT開關(guān)柜上部母線倉母線排A相支柱絕緣子有明顯放電現(xiàn)象，現(xiàn)場打開35kVⅡ母PT開關(guān)柜頂部母線倉蓋，發(fā)現(xiàn)母線倉內(nèi)積污嚴(yán)重，同時發(fā)現(xiàn)母線排A相支柱絕緣子上有沿面閃絡(luò)放電痕跡，而且伴隨有燒傷現(xiàn)象。隨后將母線倉進(jìn)行了徹底的清掃，并更換了A相支柱絕緣子。再對其做交流耐壓，絕緣合格，且無異響。送電后運(yùn)行24h再次對該開關(guān)柜進(jìn)行局放測試，暫態(tài)地電壓及超聲局放數(shù)據(jù)正常（測試數(shù)據(jù)如下表），放電缺陷消除。
結(jié)論
經(jīng)過暫態(tài)地電壓、超聲波兩種測試手段，對所發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行了缺陷處理，證實了該110kV變電站35kVⅡ母PT開關(guān)柜上部母線倉積污嚴(yán)重，主要是由于前期數(shù)日的降雨導(dǎo)致母線排A相支柱絕緣子受潮，引起了絕緣性能下降，從而造成了局部放電故障的發(fā)生。
經(jīng)驗反饋
暫態(tài)地電壓（TEV）、超聲波測試技術(shù)對開關(guān)柜類等密閉設(shè)備的局放測試具有較強(qiáng)的敏感度，能夠及時有效發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜在運(yùn)行過程中隱藏的缺陷，因此，我們應(yīng)定期開展開關(guān)柜暫態(tài)地電壓、超聲局放信號檢測，運(yùn)用橫向、縱向比較法進(jìn)行分析判斷，必要時縮短檢測周期。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在疑似放電故障時，充分利用暫態(tài)地電壓、超聲波、特高頻等多種測試手段，進(jìn)行聲電聯(lián)合測試，通過多角度、全方位進(jìn)行排查，降低誤判斷概率。對于存在暫態(tài)地電壓、超聲局放信號的開關(guān)柜，可采用工頻交流耐壓試驗和開關(guān)柜暫態(tài)地電壓、超聲局放信號檢測相結(jié)合的診斷方法，事實證明該方法簡單有效。
1、針對此次故障，為了避免這種現(xiàn)象的再次發(fā)生，建議對于運(yùn)行環(huán)境較差的開關(guān)柜，所以應(yīng)在驅(qū)潮、防污等方面多加考慮，設(shè)計有利于改善柜內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況的裝置或開關(guān)柜結(jié)構(gòu)。
2、開關(guān)柜超聲波檢測具有很強(qiáng)的方向性，在檢測中可以通過移動傳感器來觀察放電強(qiáng)度，從而尋找放電源。但是檢測時必須注意可能存在的干擾源，如風(fēng)機(jī)、熒光燈等。
3、對于設(shè)備內(nèi)部放電，可以將一次設(shè)備外殼、工作接地，其他參考柜體也接地，可以模擬在開關(guān)柜內(nèi)真實運(yùn)行情況，經(jīng)證明效果良好。
4、開關(guān)柜帶電檢測技術(shù)對檢測人員要求較高，因此檢測人員要具有高度的責(zé)任心、求真的態(tài)度、標(biāo)準(zhǔn)化的操作、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑\斷分析才能完成檢測工作。在異常數(shù)據(jù)分析中，一定要結(jié)合設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及周邊環(huán)境等因素綜合考慮，才能避免誤判斷等。