一起35kV開(kāi)關(guān)柜局部放電故障分析及處理
35kV金屬封閉式開(kāi)關(guān)柜在變電站中得到了大量的廣泛使用，是目前電力系統中非常重要的電氣設備，開(kāi)關(guān)柜在正常運行中，由于柜內電氣設備受到環(huán)境溫濕度、灰塵、過(guò)電壓等的影響，會(huì )發(fā)生局部放電的現象，其局部放電的快速準確測試對于保障電網(wǎng)的安全穩定運行、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(diǎn)使其適于高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電的檢測，下面將通過(guò)對某110kV變電站35kV開(kāi)關(guān)柜局部放電數據異常分析為例，詳細介紹這兩種方法對設備異常進(jìn)行診斷及處理。
事件概述 2016年05月11日，運行人員在巡視某110kV變電站35kV高壓室時(shí)，聽(tīng)到輕微間歇地放電異音，通知檢修專(zhuān)業(yè)后，試驗人員趕到現場(chǎng)，使用UltraTEVPlus+測試儀；對110kV該變電站35kV高壓室內開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行暫態(tài)地電壓測試（TEV），同時(shí)進(jìn)行了超聲波局部放電測試（兩種檢測方法的數據如下表）。 由此可見(jiàn)：35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜的數據明顯與其他開(kāi)關(guān)柜的檢測數據有區別，測試數據以駝峰形分布。35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜前上部（母線(xiàn)倉部位）超聲波值達到28dB，暫態(tài)地電壓相對值最大為44dB，根據國網(wǎng)公司帶電測試技術(shù)規范標準（Q/GDW 11060-2013《交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測試技術(shù)現場(chǎng)應用導則》及《變電設備帶電檢測工作指導意見(jiàn)》運檢一【2014】108號文件，超聲波數值≤8dB 時(shí)為正常，>8dB且≤15dB為異常，超聲波數值>15dB為缺陷；暫態(tài)地電壓相對值≤20dB為正常，>20dB為異常，在30dB為嚴重，因此判斷此開(kāi)關(guān)柜存在局部放電缺陷。
原因分析
經(jīng)過(guò)與超聲波及暫態(tài)地電壓局部放電檢測數據的對比驗證，發(fā)現兩種方法判斷的放電位置基本吻合，都存在于35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜前部，通過(guò)平分面法對該缺陷進(jìn)行定位，結合缺陷部位局部放電特征的分析，定位結果顯示該缺陷可能位于35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜上部母線(xiàn)倉母線(xiàn)排A相支柱絕緣子附近，由于開(kāi)關(guān)柜內視線(xiàn)受阻，未能確認具體放電部位，為此，對存在缺陷的開(kāi)關(guān)柜運行環(huán)境及周邊環(huán)境進(jìn)行了進(jìn)一步觀(guān)察分析，發(fā)現以下特點(diǎn)：
1、因北方春季氣候特點(diǎn)，110kV該變電站位于山頂上，與同類(lèi)變電站相比海拔較高，晝夜溫差大，開(kāi)關(guān)室電纜溝內也有潮氣上升，開(kāi)關(guān)柜內潮氣不易散去，且5月10日發(fā)生大范圍降雨，造成柜內絕緣介質(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(chǎng)，變電站污穢等級達到三級，空氣質(zhì)量較差，經(jīng)與當地人員了解，每年有部分時(shí)間天氣狀況較差，霧霾較重，空氣中的懸浮顆?？赡軓拈_(kāi)關(guān)柜上部的散熱孔進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜內部，造成母線(xiàn)倉內積污，支柱絕緣子等絕緣介質(zhì)絕緣性能下降。
3、開(kāi)關(guān)柜內由于電磁場(chǎng)比較集中，對于絕緣薄弱的部位影響較大，長(cháng)時(shí)間的運行，較強的電磁場(chǎng)強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(kāi)關(guān)柜存在的這些特點(diǎn)，為局部放電的發(fā)生埋下隱患，因此針對這起局部放電，初步認定放電部位可能為35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜上部母線(xiàn)倉母線(xiàn)排A相支柱絕緣子。
缺陷處理
當開(kāi)關(guān)室內背景噪聲值在20dBmV以下時(shí)，實(shí)測值在30dBmV以上，則說(shuō)明開(kāi)關(guān)柜存在局部放電現象，表示嚴重。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母及所帶設備停電檢修，進(jìn)行了交流耐壓試驗，發(fā)現35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜上部母線(xiàn)倉母線(xiàn)排A相支柱絕緣子有明顯放電現象，現場(chǎng)打開(kāi)35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜頂部母線(xiàn)倉蓋，發(fā)現母線(xiàn)倉內積污嚴重，同時(shí)發(fā)現母線(xiàn)排A相支柱絕緣子上有沿面閃絡(luò )放電痕跡，而且伴隨有燒傷現象。隨后將母線(xiàn)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(wú)異響。送電后運行24h再次對該開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行局放測試，暫態(tài)地電壓及超聲局放數據正常（測試數據如下表），放電缺陷消除。
結論
經(jīng)過(guò)暫態(tài)地電壓、超聲波兩種測試手段，對所發(fā)現的問(wèn)題進(jìn)行了缺陷處理，證實(shí)了該110kV變電站35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜上部母線(xiàn)倉積污嚴重，主要是由于前期數日的降雨導致母線(xiàn)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(kāi)關(guān)柜類(lèi)等密閉設備的局放測試具有較強的敏感度，能夠及時(shí)有效發(fā)現開(kāi)關(guān)柜在運行過(guò)程中隱藏的缺陷，因此，我們應定期開(kāi)展開(kāi)關(guān)柜暫態(tài)地電壓、超聲局放信號檢測，運用橫向、縱向比較法進(jìn)行分析判斷，必要時(shí)縮短檢測周期。當發(fā)現設備存在疑似放電故障時(shí)，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(guò)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(kāi)關(guān)柜，可采用工頻交流耐壓試驗和開(kāi)關(guān)柜暫態(tài)地電壓、超聲局放信號檢測相結合的診斷方法，事實(shí)證明該方法簡(jiǎn)單有效。
1、針對此次故障，為了避免這種現象的再次發(fā)生，建議對于運行環(huán)境較差的開(kāi)關(guān)柜，所以應在驅潮、防污等方面多加考慮，設計有利于改善柜內設備運行狀況的裝置或開(kāi)關(guān)柜結構。
2、開(kāi)關(guān)柜超聲波檢測具有很強的方向性，在檢測中可以通過(guò)移動(dòng)傳感器來(lái)觀(guān)察放電強度，從而尋找放電源。但是檢測時(shí)必須注意可能存在的干擾源，如風(fēng)機、熒光燈等。
3、對于設備內部放電，可以將一次設備外殼、工作接地，其他參考柜體也接地，可以模擬在開(kāi)關(guān)柜內真實(shí)運行情況，經(jīng)證明效果良好。
4、開(kāi)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任心、求真的態(tài)度、標準化的操作、嚴謹的診斷分析才能完成檢測工作。在異常數據分析中，一定要結合設備運行環(huán)境及周邊環(huán)境等因素綜合考慮，才能避免誤判斷等。