方來金

摘要：在變電站的建設(shè)以及日常運(yùn)行維護(hù)中，10kV開關(guān)柜將變電站所產(chǎn)生的電力輸出，對整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定型和可靠性產(chǎn)生了重要的影響，這也直接關(guān)系到終端用戶用電的安全。文章價(jià)紹了某110kV變電站中發(fā)生的一起10kV開關(guān)柜發(fā)生的由于等電位斷裂引起的放電問題，并對事故的處理方法進(jìn)行了闡述，希望對相關(guān)行業(yè)能起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：等電位斷裂;變電站;10kV開關(guān)柜;放電缺陷;局放檢測

一、引言

電力的發(fā)展直接影響道整個國民經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。我國在新中國成立以后，經(jīng)濟(jì)不斷取得進(jìn)步，尤其是近三十年來，隨著改革開發(fā)，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平取得了非常大的成就，背后離不開電力行業(yè)的支持。由于用電量的不斷上升，我國電力事業(yè)也得到了很大的建設(shè)，變電站的建設(shè)和分布也越來越廣。作為變電站中重要的輸出單元，10kV開關(guān)柜直接影響到對應(yīng)地區(qū)的供電穩(wěn)定性。而10kV開關(guān)柜又因?yàn)榫哂行吞柗倍?、?shù)量大、運(yùn)行過程中容易出故障等特點(diǎn)，一旦發(fā)生故障，會給供電系統(tǒng)帶來較大的困擾。因此，為了保證10kV開關(guān)柜的運(yùn)行安全，會通過對暫態(tài)低電壓、超聲波等信號進(jìn)行檢測，從而對開關(guān)內(nèi)的局部放電進(jìn)行定位，及時解決放電缺陷，避免問題的惡化。

二、開關(guān)柜局放電檢測原理

在開關(guān)柜的局部放電檢測中，主要又以下兩個基本原理作為技術(shù)支撐：

（一）暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)

當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)又局部發(fā)電發(fā)生時，就會產(chǎn)生一些電磁波信號，并且通過開棺內(nèi)的各種金屬體，尤其是表面會新城趨膚效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生暫態(tài)靜電壓，該電壓值的大小直接有放電強(qiáng)度以及放電位置和電壓測量位置的距離來決定。因此，根據(jù)這一特點(diǎn)，可以通過對暫態(tài)地電壓進(jìn)行測量。由于測量精度的要求，此時需要用到一種專用的傳感器探頭。通過探頭檢測到的值，并結(jié)合對其它正常開關(guān)柜的檢測的縱橫向?qū)Ρ?，就可以判斷出有放電缺陷的故障位?

（二）超聲波檢測技術(shù)

當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)的設(shè)備有局部放電發(fā)生時，會產(chǎn)生穩(wěn)定的超聲波信號，頻率都在20kHz以上。信號產(chǎn)生之后，會通過周圍的媒介傳遞到周圍的空氣中。如果利用超聲波傳感器將這些超聲波信號接收并進(jìn)行識別，就可以很快地掌握開關(guān)柜是否存在放電的異常。

三、 放電缺陷發(fā)現(xiàn)經(jīng)過

以一起開關(guān)柜局部放電的事情為例，對放電缺陷的發(fā)現(xiàn)經(jīng)過進(jìn)行闡述。2017年10月，變電站根據(jù)計(jì)劃對站內(nèi)所有的帶電設(shè)備進(jìn)行檢測，過程中發(fā)現(xiàn)有一處的主變10kV開關(guān)柜附件的放檢測值嚴(yán)重超出日常管理值。檢測所使用的開關(guān)柜局放檢測儀使用的時EA公司的UltraTEV+Plus，該開關(guān)柜實(shí)際所測得的TEV檢測值如下：

從數(shù)據(jù)可以看出，在主變10kV3段的開關(guān)、主變10kV的主變插頭和主變2段開關(guān)體這幾處的TEV檢測值與過往值相比，產(chǎn)生了較為明顯的波動，且波動量均超出了20dB，因此，這三處均要被列為缺陷產(chǎn)生的重點(diǎn)確認(rèn)對象。進(jìn)一步對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在這三各柜體的相連柜體，也就是3號柜體和10kV 2段的母線壓變處，雖然與過往值相比也超出了一些，但是明顯有減弱的趨勢，而且沒有聲音信號傳出來。在這3個懷疑對象的柜體中，TEV和超聲波檢測值表現(xiàn)出來的規(guī)律為中心部信號強(qiáng)，兩邊信號逐漸減弱的特點(diǎn)。同時對開關(guān)柜底部測量的值進(jìn)行比對，均要比上部的測量偏高，因此，這3個柜體出現(xiàn)了放電的問題，而且是在柜體的底部。

四、缺陷處理方法

通常來說，缺陷的處理要包含以下幾個方面：

（一）對放電相的進(jìn)行確定

在該變電站的10kV所使用的開關(guān)柜，結(jié)構(gòu)為分段式，一臺主變帶著兩段母線。為了進(jìn)一步查明放電的具體位置，對主變10kV3段開關(guān)、主變10kV主變插頭處和主變10kV的2段開關(guān)這3處進(jìn)行詳細(xì)檢測。由于考慮到問題出在3個柜體的下部位置，該處空間比較狹窄，檢測不易實(shí)施，因此工作人員采用的是將柜體的下柜門打開進(jìn)行下段母排的分相加壓確認(rèn)，這種方法能盡快確定放電相，不需要逐一去電柜下部進(jìn)行排查，給檢查維修人員提供了一些便利。通過檢查確認(rèn)，A相和B相在運(yùn)行電壓下超聲和TEV的測量值均沒有異常，而C相當(dāng)加電壓加至3kV時，放電信號開始異常增加。繼續(xù)施加電壓至工作電壓狀態(tài)，所檢測的TEV檢測值和上述表格中的檢測值基本一致。因此，可以確定異常放電發(fā)生在C相。

（二）對放電位置進(jìn)行詳細(xì)查找并修復(fù)

一般來說，開關(guān)柜中若有局部放電的發(fā)生，大致有如下的原因：局部間端放電、穿柜套管和母排之間存在電位差、母排端部沒有倒角、母排固定螺絲出現(xiàn)了松動，導(dǎo)致懸浮放電;套管等絕緣部件出現(xiàn)了破損，產(chǎn)生懸浮放電等。該案例中經(jīng)過對C相個部位進(jìn)行檢查，最終發(fā)現(xiàn)在主變10kV的主變插頭和主變10kV的3段開關(guān)柜之間的穿芯電流互感器上有異常。電流互感器安裝在電柜中，由于它的內(nèi)壁通過一等點(diǎn)位和母排相連接，使得電位達(dá)到平衡、避免在運(yùn)行過程中母排對電流互感器進(jìn)行放電的作用。該電流互感器由于安裝在主變插頭和主變開關(guān)之間，同時還兼職著支撐和絕緣的作用?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)該等電位線以及出現(xiàn)了斷裂，電流互感器的內(nèi)壁有肉眼可見的放電痕跡。

找到具體放電位置后，開始進(jìn)行缺陷的修復(fù)。首先，對母排和電流互感器間的等電位線進(jìn)行修復(fù)，并對放電部位進(jìn)行清潔處理;接下來進(jìn)行耐壓和絕緣電阻的測量;在耐壓過程中，同步進(jìn)行TEV和超聲波的檢測。所有的值全部恢復(fù)至ok狀態(tài)后，該缺陷就可以確定已經(jīng)修復(fù)完成了。

（三）對事故原因進(jìn)行分析

通過對實(shí)物觀察發(fā)現(xiàn)，等電位線的斷口很明顯時由于受到外部的力而造成的。結(jié)合現(xiàn)場中母排和穿芯電流互感器的安裝位置以及結(jié)構(gòu)，推測等電位線出現(xiàn)斷裂的原因?yàn)椋河捎诖┬倦娏骰ジ衅骱湍概胖g在垂直方向的距離很短，并且等電位線又處在電流互感器的底部，這就造成了母排容易擠壓到等電位線。這樣帶來的后果就是安裝過程中，容易由于人為因素造成屏蔽線受到外力而產(chǎn)生缺陷，這種缺陷可能是隱蔽的，在運(yùn)行過程中由于母排的電磁振動，使得等電位線不斷地受到摩擦，最終在缺陷部位形成開裂或者斷裂，從而形成局部放電。本次事故中問題出在C相。為了確保后續(xù)開關(guān)柜不再出現(xiàn)這種缺陷，本次除了對出現(xiàn)問題的C相進(jìn)行修復(fù)外，同時也對A相和B相也進(jìn)行了檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)均存在不同程度的磨損，有些磨損程度比較嚴(yán)重，很有可能會在短期內(nèi)就會此乃工程等電位線斷裂而形成開關(guān)柜的局部放電。本次也對這些異常部位全部進(jìn)行了修復(fù)。給10kV開關(guān)柜的運(yùn)行提供了一個安全的運(yùn)行環(huán)境。

五、 結(jié)語

通過對某一起日常檢查維護(hù)中使用TEV和超聲波檢查發(fā)現(xiàn)10kV開關(guān)柜中有異常放電的例子，對問題發(fā)現(xiàn)以及問題源排查進(jìn)行了詳細(xì)說明，并對問題的處理過程進(jìn)行了介紹，進(jìn)一步對發(fā)電原因進(jìn)行了分析。為了給電力運(yùn)行提供穩(wěn)定的環(huán)境，避免各種事故的發(fā)生，希望在10kV開關(guān)柜安裝過程中能夠盡量合理地布置等電位線，為了避免在運(yùn)行過程中由于母排的電磁共振而造成等電位線的磨損，兩者之間要保持一定的距離。同時，在日常的巡檢中，要針對主變柜等重要設(shè)備增加檢查頻次，或者采用在線局部放監(jiān)測裝置，及時對開關(guān)柜的局部放電值進(jìn)行測量。這樣就能在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題，及時采取修復(fù)手段，將問題惡化的苗頭及時止住，避免問題的進(jìn)一步擴(kuò)大化。

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