路智欣 趙威 張?jiān)? 段永生 楊鴻景

摘要：本文介紹了一起僅有特高頻局放異常表征的開關(guān)柜穿柜套管內(nèi)部絕緣缺陷案例，通過局放信號(hào)特征與試驗(yàn)解體情況分析對(duì)比，找到了故障原因，并提出了開關(guān)柜特高頻局放異常時(shí)的檢修建議。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜;特高頻;局部放電：缺陷分析

開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)乎用戶供電的可靠性，對(duì)開關(guān)柜定期巡視檢測(cè)盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，防止非計(jì)劃停電十分重要。經(jīng)驗(yàn)表明，在實(shí)際運(yùn)行中開關(guān)柜容易產(chǎn)生絕緣缺陷，導(dǎo)致絕緣故障。局部放電帶電檢測(cè)是判斷絕緣缺陷是否存在的有效方式，對(duì)局部放電信號(hào)類型進(jìn)一步識(shí)別可以判斷存在的絕緣缺陷類型，有助于工作人員掌握設(shè)備狀態(tài)，便于維修工作的展開。

超聲波和特高頻法是局部放電帶電檢測(cè)較有效的測(cè)試手段，近幾年通過超聲波、特高頻局放測(cè)試技術(shù)已有效發(fā)現(xiàn)并處理了數(shù)十起設(shè)備絕緣潛伏性缺陷及金屬懸浮性缺陷。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，經(jīng)過處理驗(yàn)證的缺陷大部分為穿柜套管、穿墻套管沿面放電，電纜與零序電流互感器處沿面放電或相間放電，引線脫落等金屬懸浮放電，此類缺陷以超聲波局放為主要表征，通過耳機(jī)或入耳可聽見放電破裂聲，在條件允許的情況下形成暗室效果可看到放電跡象，較易判斷缺陷等級(jí)并進(jìn)行停電處理，故障點(diǎn)呈現(xiàn)在設(shè)備表面利于查找。

本案例不同于以往，是一起僅有特高頻局放異常為表征的穿柜套管內(nèi)部氣隙缺陷。從發(fā)現(xiàn)跟蹤僅經(jīng)過2個(gè)月的時(shí)間即發(fā)生絕緣擊穿。通過此次案例，為提升開關(guān)柜局放帶電檢測(cè)技能提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，并為完善開關(guān)柜運(yùn)維檢修策略提出了建議。

1 概況

2019年6月12日，對(duì)220kV某變電站進(jìn)行35kV開關(guān)柜局放測(cè)試，發(fā)現(xiàn)220kV1號(hào)主變35kV側(cè)301斷路器開關(guān)柜后柜存在特高頻局放異常，幅值63dB，有內(nèi)部絕緣放電特征，無(wú)超聲波局放信號(hào)，建議持續(xù)關(guān)注。

2019年8月28日，該變電站發(fā)生35kV I段母線C相單相接地，現(xiàn)場(chǎng)檢查TV保險(xiǎn)正常，35kV I段母線各外露元件外觀檢查未見異常，疑似柜內(nèi)絕緣擊穿。經(jīng)試驗(yàn)檢查及解體閥301開關(guān)柜后柜3014隔離開關(guān)C相靜觸頭上方穿柜套管絕緣擊穿，套管內(nèi)部存在較大氣泡。

2 超聲波和特高頻局放測(cè)試

2019年6月12日，對(duì)220kV1號(hào)主變35kV側(cè)301斷路器開關(guān)柜開展超聲波和特高頻局放測(cè)試。無(wú)明顯超聲波局放異常，檢測(cè)到特高頻局放信號(hào)，如圖1所示。從后柜檢測(cè)窗測(cè)試幅值最大為63dB，脈沖次數(shù)較少，幅值大小均有，工頻相位的正、負(fù)半周均會(huì)出現(xiàn)。綜合超聲波和特高頻信號(hào)特征，初步判斷為內(nèi)部絕緣性放電。鑒于局內(nèi)僅有局放巡檢設(shè)備，無(wú)法進(jìn)一步查看局放波形和精確定位，且停電檢查較難發(fā)現(xiàn)絕緣內(nèi)部異常，建議跟蹤關(guān)注局放信號(hào)發(fā)展趨勢(shì)。

3 缺陷試驗(yàn)檢查

2019年8月28日，該變電站發(fā)生35kV I段母線C相單相接地，現(xiàn)場(chǎng)檢查TV保險(xiǎn)正常，35kV I段母線各外露元件外觀檢查未見異常，疑似柜內(nèi)絕緣擊穿。

首先初步判斷故障范圍。因220kV1號(hào)主變35kV側(cè)避雷器C相在發(fā)生缺陷后阻性電流為0，當(dāng)拉開3016隔離開關(guān)后，原本為0的阻性電流上升至正常值，故初步判斷故障位置大概在35kV I段母線C相3016隔離開關(guān)至35kV I段母線之間。

通過測(cè)量故障范圍內(nèi)的絕緣電阻，縮小檢修范圍。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：35kV I段母線、35kV I段母線至3011隔離開關(guān)、3011隔離開關(guān)至301斷路器、301斷路器至3014隔離開關(guān)絕緣電阻試驗(yàn)合格，3014至3016隔離開關(guān)間C相的絕緣電阻為0，故確定故障點(diǎn)在3014至3016隔離開關(guān)之間。

3014至3016隔離開關(guān)之間結(jié)構(gòu)如圖2所示。3014隔離開關(guān)上觸頭母排經(jīng)穿柜套管到達(dá)后上柜，再由一段穿墻套管出高壓室到達(dá)室外的3016隔離開關(guān)靜觸頭。

為進(jìn)一步排查故障出現(xiàn)在靠近3016側(cè)還是3014側(cè)，拆除了后上柜的一段母排。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)母排至3016隔離開關(guān)絕緣電阻良好，母排通過穿柜套管至3014隔離開關(guān)的絕緣電阻為0。

檢查穿柜套管，將穿柜套管與母排相連的均壓導(dǎo)線解開后，對(duì)母排進(jìn)行絕緣試驗(yàn)，絕緣良好;通過穿柜套管均壓導(dǎo)線對(duì)套管進(jìn)行絕緣試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該穿墻套管絕緣為0。穿柜套管取下后進(jìn)行了絕緣試驗(yàn)，絕緣仍為0，確定此次35kV I段母線C相失壓由該穿柜套管絕緣擊穿所致。

4 缺陷解體

首先外觀檢查。套管外觀完好，無(wú)臟污，未發(fā)現(xiàn)放電痕跡。C相從穿墻套管沿母排一直到穿柜套管母排處都有明顯的受潮痕跡，A、B相無(wú)類似受潮?，F(xiàn)場(chǎng)檢查情況如圖3所示。

根據(jù)穿柜套管結(jié)構(gòu)，如圖4所示，存在低壓、高壓屏蔽網(wǎng)，分別與接地引線和母排相連，中間為澆筑的環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂處于強(qiáng)電場(chǎng)中，問題出現(xiàn)在絕緣內(nèi)部可能性較大。

解體后，發(fā)現(xiàn)其中一半絕緣電阻為零，另一半絕緣電阻正常。對(duì)有問題的一半進(jìn)一步解體檢查，發(fā)現(xiàn)在套管高、低壓屏蔽網(wǎng)間的環(huán)氧樹脂層內(nèi)有電擊穿燒焦的痕跡及絕緣長(zhǎng)期受熱發(fā)黃痕跡，推斷套管在制造過程中存在較大氣泡，套管解體如圖5所示。

對(duì)穿柜套管進(jìn)行了更換，送電后301后柜特高頻局放信號(hào)消失。

5 缺陷原因分析

現(xiàn)場(chǎng)雖然發(fā)現(xiàn)過橋內(nèi)C相有受潮痕跡，但根據(jù)以往測(cè)試經(jīng)驗(yàn)來看，絕緣件受潮后首先在表面會(huì)出現(xiàn)局放跡象，并伴有超聲波局放特征。而在前期的測(cè)試過程中無(wú)明顯超聲波局放異常，且該套管表面完好無(wú)臟污，排除是水汽進(jìn)入內(nèi)部氣隙加速絕緣老化的可能性。

此次故障主要由于穿柜套管制造工藝造成環(huán)氧樹脂中有氣泡，空氣介電常數(shù)相對(duì)環(huán)氧樹脂低，電場(chǎng)主要集中在此部分，引起周邊絕緣分解、老化、發(fā)熱，產(chǎn)生局放，當(dāng)放電發(fā)展到一定程度將導(dǎo)致絕緣擊穿。因缺陷在絕緣內(nèi)部，超聲波局放信號(hào)經(jīng)絕緣介質(zhì)及空氣傳播衰減較大，不易被檢測(cè)，所以通過特高頻局放測(cè)試技術(shù)可有效發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行開關(guān)柜的內(nèi)部絕緣類故障。

6 特高頻局放異常的檢修建議

從2017年至今昆明供電局開關(guān)柜局放測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)持續(xù)存在的僅特高頻局放異常的開關(guān)柜間隔40余個(gè)，其中最大幅值在60dB以上3個(gè)，且未達(dá)到63dB，從發(fā)現(xiàn)異常起至今安全運(yùn)行最長(zhǎng)時(shí)間約為2年。

本次發(fā)現(xiàn)的案例，特高頻局放幅值達(dá)到63 dB后發(fā)展迅速.僅2個(gè)月的時(shí)間即發(fā)生絕緣擊穿。雖然特高頻幅值受絕緣類型、放電位置影響較大，不能單純從幅值來定奪缺陷處理緊急程度。但因特高頻測(cè)試位置普遍固定在開關(guān)柜后柜下部窗口，巡檢儀可以通過幅值定位法初步鎖定在具體柜內(nèi)，且開關(guān)柜空間有限，所以針對(duì)僅有特高頻信號(hào)的內(nèi)部絕緣類故障可以初步通過預(yù)警幅值來定奪缺陷處理緊急程度。

經(jīng)過大量測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，建議在排除干擾的情況下，僅有特高頻局放信號(hào)且是絕緣類特征時(shí)，最大幅值在60dB以下，跟蹤復(fù)測(cè)周期可為每年一次，必要時(shí)為每半年1次;當(dāng)最大幅值在60dB至63dB間，應(yīng)進(jìn)行精確定位，根據(jù)放電幅值縮短復(fù)測(cè)周期可為每3到6個(gè)月一次，在允許條件下停電處理;當(dāng)最大幅值在63dB及以上，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行精確定位，并立即停電處理，更換相應(yīng)設(shè)備。

針對(duì)內(nèi)部絕緣故障不便于查找的問題，可以結(jié)合之前的精確定位，同時(shí)配合電氣試驗(yàn)測(cè)量絕緣電阻的方法查找此類缺陷。

7 結(jié)束語(yǔ)

（1）開關(guān)柜內(nèi)部絕緣類故障用特高頻局放檢測(cè)技術(shù)較為有效。

（2）特高頻局放異常的開關(guān)柜內(nèi)部絕緣類故障，最大幅值在60dB到63dB間，應(yīng)進(jìn)行精確定位，根據(jù)放電幅值縮短復(fù)測(cè)周期可為每3到6個(gè)月一次，觀察發(fā)展趨勢(shì)，在允許條件下停電處理。

（3）特高頻局放異常的開關(guān)柜內(nèi)部絕緣類故障，最大幅值在63dB及以上，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行精確定位，并立即停電處理，更換相應(yīng)設(shè)備。

（4）內(nèi)部絕緣類特高頻局放異常故障需采取局放定位及測(cè)試絕緣電阻相結(jié)合的方法查找。

（5）掌握開關(guān)柜各類絕緣缺陷發(fā)展趨勢(shì)與局放信號(hào)的關(guān)系，對(duì)準(zhǔn)確判斷故障類型、位置、缺陷程度定級(jí)，并開展檢修維護(hù)十分必要，應(yīng)進(jìn)一步深入研究。

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作者簡(jiǎn)介

路智欣（1989-），女，黑龍江省哈爾濱市人。碩士研究生，工程師。研究方向?yàn)閹щ姳O(jiān)測(cè)和高壓試驗(yàn)。

趙威（1987-），男，云南省會(huì)澤縣人。碩士研究生，工程師。研究方向?yàn)楦邏涸囼?yàn)。

張?jiān)劊?986-），男，重慶市人。碩士研究生，工程師。研究方向?yàn)楦邏涸囼?yàn)。

段永生（1992-），男，云南省保山市人。大學(xué)本科學(xué)歷，工程師。研究方向?yàn)閹щ姳O(jiān)測(cè)和高壓試驗(yàn)。

楊鴻景（1992-），男，云南省昆明市人。大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師。研究方向?yàn)楦邏涸囼?yàn)。