10 kV开关柜内电流互感器异常放电问题的处理

唐民富，范敏，田维，尹湘季

(1.国网湖南省电力公司湘西供电分公司，湖南 吉首 416000；2.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南 长沙 410007)

10 kV开关柜内电流互感器异常放电问题的处理

Cause analysis and treatment of abnormal discharge for a current transformer in 10 kV switch cabinet

唐民富1，范敏2，田维1，尹湘季1

(1.国网湖南省电力公司湘西供电分公司，湖南 吉首 416000；2.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南 长沙 410007)

通过带电超声波局放检测发现某变电站10 kV开关柜内电流互感器有异常放电现象，结合停电局部放电试验分析认为，电流互感器内腔与穿心铝排距离过近、屏蔽措施不佳导致放电发生，逐步引起电流互感器外绝缘劣化，最后导致运行中电流互感器超声波数据异常。经采取更换电流互感器等措施后，问题得到解决。

超声波局放；开关柜；电流互感器；绝缘劣化

金属铠装式开关柜设计技术成熟，成本低，占地面积小，检修周期长，因此在变电站中得以广泛运用〔1〕。但由于不同厂家制造技术以及现场安装工艺水平的限制，在开关柜内部往往会存在绝缘薄弱点和电场过度畸变的区域〔2〕。在运行过程中，因悬浮、尖端、毛刺、气隙、灰尘等的影响而产生局部放电现象，使开关柜内的电气设备绝缘逐步劣化，最终导致绝缘击穿事故，造成开关柜故障〔3〕。

在当前的10 kV开关柜带电检测手段中，由于开关柜的封闭式结构，红外测温往往难以发现缺陷，而超声波局放和暂态地电压检测是已经推广使用的最有效手段〔4〕。

某变电站3103开关柜在进行暂态地电压和超声波局放检测时被检测超声波异常，后经停电检查发现柜内穿心式电流互感器内腔与穿心铝排距离过近发生局部放电，已导致电流互感器外绝缘老化，停电局部放电严重超标。

1 故障简介

某变电站3203开关柜发现有超声波局部放电现象，用耳机能听到非常明显的典型放电声响，而相邻的320开关柜和316开关柜则无此异响，超声波数据也与背景值相当。从暂态地电压数据看，3203开关柜的暂态地电压虽然没有超过20 dB，但是明显大于320和316开关柜的相应数据。

3203开关柜型号为GG－1AF，是主变进线柜，为非全封闭结构，开关柜顶部敞开，现场测量用超声波探测器对准中下部位检测到得放电声音较强烈，初步判断超声波声源位于柜内中下部位。中下部位主要电气设备为穿心式电流互感器，表面有积灰现象，放电源自TA表面放电。另外从3203开关柜的暂态地电压明显高于其他柜体这一情况分析，怀疑柜内电流互感器绝缘还可能存在内部放电情况。3203开关柜带电检测数据见表1，开关室暂态地电压背景:前门11 dB，后门17 dB；开关室超声波局放背景:前门－5 dB，后门－6 dB。

表1 停电检修前带电检测数据

2 故障原因检查分析过程

2.1 停电检查情况

停电检查发现，电流互感器穿心铝排与互感器内表面距离过近，三相电流互感器与铝排间均发现有放电痕迹。

电流互感器虽接有屏蔽线，但是内腔屏蔽铜片有斑驳脱落现象，从铜片往两端过度的半导体涂层有脱落情况。

电流互感器外绝缘出现脱落现象，脱落物呈黑色块状，电流互感器外绝缘有老化现象。

2.2 现场耐压试验

为进一步确定放电点和电流互感器绝缘情况，并尽量排除试验过程中试验设备及引线本身的电晕对测量结果产生影响，现场从相邻的320开关柜分相施加电压，并在施压过程中对320、3203的超声波数据进行测量做对比分析。现场耐压试验布置图如图1所示，测量结果见表2。

图1 现场耐压试验布置图

表2 外施耐压过程中超声波局放数据

测量结果表明，A、B、C加到运行相电压5.77 kV时，开关柜3203三相均有放电发生，加到线电压10 kV时不借助仪器就已经能听到放电声响，而相邻的320柜无异常放电声，仪器测试数据正常。可以判断，表2中测量数据没有收到试验设备及引线本身的影响，试验数据能代表3203开关柜放电情况。

B、C两相相电压升高到20 kV时，放电声响更加强烈，超声波数据已经超过仪器量程60 dB。A相电压升高到20 kV时，超声波局放达32 dB。

2.3 停电局部放电试验

为判断电流互感器内部情况，在试验室对拆下来的电流互感器进行停电局部放电试验，并同时在被试互感器周围的金属围栏和部件上监测暂态地电压信号与超声波信号，做参照对比分析。

现场试验时，试验室的背景放电量低于5 pC，非常符合开展停电局部放电试验，超声波背景为－5 dB，暂态地电压背景为15 dB。

表3列出了局部放电起始放电电压和放电量以及检测到的对应超声波局放信号和暂态地电压信号，其中超声波和暂态地电压信号是在(8.3)kV的试验电压下测量。结果表明，三相电流互感器均存在局部放电缺陷，B相检测到超声波信号说明绝缘有表面放电现象，C相能同时在周围金属部件上测到明显的暂态地电压信号，说明该电流互感器还存在绝缘内部缺陷。

表3 停电局部放电数据

表4为A相电流互感器不同时刻下的局部放电量，数据表明，局部放电量最终稳定在4 000 pC以上，最大放电量达4 338.2 pC，对应的放电图谱为图2。

表4 A相电流互感器不同时刻下的局部放电数据

图2 A相放电图谱

表5为B相电流互感器不同时刻下的局部放电量，数据表明，局部放电量最终稳定在1 000 pC以上，最大放电量达1 345.3 pC，对应的放电图谱为图3。

表5 B相电流互感器不同时刻下的局部放电数据

图3 B相放电图谱

表6为C相电流互感器不同时刻下的局部放电量，数据表明，局部放电量最终稳定在5 000 pC以上，最大放电量达6 498 pC，对应的放电图谱为图4。

表6 C相电流互感器不同时刻下的局部放电数据

图4 C相放电图谱

综合上述数据和图谱分析结果表明，三相电流互感器均有明显的局部放电，放电量严重超过文献〔5〕规定的运行中固体绝缘电流互感器100 pC的允许放电水平。

3 结论

现场检查电流互感器情况，结合耐压诊断试验数据和停电局部放电检测数据，分析3203开关柜超声波局放数据异常的原因如下:

(1)电流互感器内腔与铝排棱角距离过近，电场过度畸变，放电由此处开始缓慢发展；

(2)由于铝排与电流互感器内腔过度接近，运行中震动磨掉了电流互感器内腔部分屏蔽体材料老化，放电加强；

(3)电流互感器制作工艺不良，在局部放电作用和运行中震动作用下出现了外绝缘老化脱落，进一步增加了电流互感器内腔与铝排之间的放电强度，直到带电检测试验检测到异常信号。

4 处理措施及效果

更换该柜内电流互感器并用铜排导体替代原来的铝排导体，通过减小导线排面积来增大导体与电流互感器内腔的空气间隙。

新电流互感器安装完成后，现场进行耐压试验同时开展超声波和暂态地电压测试，加压到20 kV无异常放电信号。投运后1周内开展带电检测，结果正常。

〔1〕 Hikita M，Okabe S，Murase H.Cross-equipment Evaluation of Partial discharge Measurement and Diagnosis Techniques in Electric Power Apparatus for Transmission and Distribution〔J〕.IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2008，15 (2):505-518.

〔2〕何肖军，徐志斌.高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断技术研究 〔J〕.浙江电力，2010，29(5):6-10.

〔3〕 梨治宇，黄忠康，毛文奇，等.开关柜局部放电检测分析〔J〕.湖南电力，2013，33(1):15-17.

〔4〕章涛，王俊波，李国伟.10 kV开关柜局部放电检测技术研究与运用 〔J〕.高压电器，2012，48(10):100-104.

〔5〕中华人民共和国国家发展与改革委员会.DL/T417—2006电力设备局部放电现场测量导则 〔S〕.北京:中国电力出版社，2006.

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.02.018

TM56

B

1008-0198(2015)02-0060-03

唐民富 (1984)，男，硕士，工程师，从事变电设备状态检修工作。

2014-12-31 改回日期:2015-03-09