35 kV开关柜局部放电检测分析

隋恒，董万光，陈芳，孙圣凯，郭晓飞

（国网山东省电力公司聊城供电公司，山东聊城252000）

35 kV开关柜局部放电检测分析

隋恒，董万光，陈芳，孙圣凯，郭晓飞

（国网山东省电力公司聊城供电公司，山东聊城252000）

通过对35 kV开关柜进行带电测试，发现柜内存在局部放电。利用特高频及高频传感器进行准确定位，停电检查后发现开关柜中穿柜套管的等电位接触不良造成悬浮放电。针对开关柜的结构设计缺陷，采取改变等电位连接的方式，并提出了针对此类缺陷的防范措施。

开关柜；局部放电；接触不良

0 引言

高压开关柜由于占地面积小、维护简单，在35 kV及以下电压等级开关设备中广为使用，但由于其内部结构紧凑、电场强度分布不均匀，易出现毛刺尖端、金属杂质、螺丝松动等情况，导致局部放电，威胁设备安全运行［1］。

利用技术较为成熟的超声波、特高频和高频检测方法开展联合测试，可以对局部放电进行准确定位，并判断放电类型，对局部放电缺陷的处理提供依据［2］。

1 局部放电测试

1.1 现场情况

某220 kV变电站35 kV开关柜2007年投运。2015年6月，利用特高频法对该站开关柜进行局部放电测试，发现开关室内存在局部放电信号，经仔细排查，确定放电信号幅值最大点位于I组电容器35C1间隔开关柜附近。

1.2 现场测试方法

局部放电发生时会伴随有电磁波信号，特高频测试就是利用特高频传感器（频带为300～3 000 MHz）获取电磁波信号，判断有无局部放电发生［3］。为消除开关柜金属壳体对电磁波信号的屏蔽，需要在金属壳体的断口处测试，现场工作中通常将特高频传感器放置于开关柜的观察窗位置［4］。

将两个特高频传感器分别放置于I组电容器35C1间隔开关柜后柜门的上下端两个观察窗上，局部放电信号如图1所示，局部放电信号具有明显的相位相关性，在一个工频周期内存在两簇幅值稳定的信号，属于典型的悬浮放电信号特征［5］。

图1 35C1开关柜局部放电测试结果

为确定放电源位置，在35C1间隔开关柜及其相邻的311间隔开关柜上分别放置传感器，局部放电

信号如图2所示，其中紫色标示为35C1开关柜内信号，绿色标示为311开关柜内间隔。可见，35C1开关柜内信号在时间上领先于311开关柜内信号，说明放电源更靠近35C1开关柜一侧。

图2 35C1与311开关柜局放测试

同样，测试35C1与相邻另一侧的312间隔开关柜，发现35C1开关柜内信号在时间上领先于312开关柜信号，可以确定局放信号源位于35C1开关柜内。

将传感器放置于35C1开关柜的上下观察窗上，局部放电信号如图3所示，放置于上部观察窗的紫色标示信号领先于下部观察窗信号，说明放电源更接近开关柜的上部。

图3 35C1开关柜上下观察窗局部放电信号

将3个钳形高频传感器套在室外I组电容器35C1间隔的三相电缆出线上，如图4所示，测试开关柜内局部放电信号传播到出线电缆上的情况，如图5所示。

观察三相电缆中局部放电信号，B相电缆中局部放电信号（图5中紫色标示）的首个波峰极性与其他两相相反，且信号幅值明显大于其他两相。说明局部放电源位于B相，其他两相中发现的信号为感应信号。

图4 高频法测试局部放电现场

图5 高频法测试三相电缆局部放电信号

通过特高频和高频法测试，确定局部放电源位于I组电容器35C1开关柜内B相，其位置更靠近上部观察窗位置。

2 检查处理

2.1 检查情况

将母线停电后，打开35C1及相邻的开关柜检查，发现35C1与其相邻的312开关柜之间的B相母线穿柜套管有放电灼烧痕迹，穿柜套管内布满白色粉末，母线与穿柜套管屏蔽层等电位连接的几字形软连弹簧端部（与穿柜套管接触处）有明显烧蚀，如图6、图7所示。

图6 现场开关柜穿柜套管

图7 穿柜套管及软连弹簧烧蚀情况

根据现场检查情况，可以确定B相穿柜套管与母线之间存在放电。35 kV母线与套管屏蔽层之间依靠软连弹簧的机械压力形成等电位连接，如图8所示。

随着运行时间的积累，软连弹簧的机械强度势必降低，在电动力及其他外力使母线振动时，软连弹簧与穿柜套管屏蔽层之间会发生瞬时松动，形成悬浮放电。

图8 放电部位示意

2.2 处理情况

开关柜穿柜套管与母线依靠几字形软连弹簧的机械压力实现等电位，当软连弹簧机械强度下降后，必然使等电位连接的可靠性降低。因此，仅将烧蚀的软连弹簧更换不能从根本上解决问题。经过研究，决定用铜导线代替软连弹簧，在母线和穿柜套管屏蔽层上分别使用螺栓压紧，从根本上消除了等电位连接断开的可能，如图9所示。

图9 等电位连接情况

2.3 防范措施

结合停电计划，逐步消除采用软连弹簧实现等电位连接的穿柜套管，改为螺栓压紧的连接结构。

强化开关柜局部放电检测工作，对存在局部放电缺陷但无法立即消缺的进行跟踪测试，掌握缺陷发展情况。

开关柜新安装时，应加强现场检查力度，保证柜内设备等电位连接牢固，消除连接不良、松动等工艺隐患。

3 结语

开关柜内部结构紧凑，电场环境复杂，停电例行试验时无法发现柜内接触不良、零件松动等情况。利用局部放电检测技术加强开关柜带电检测，可以及时发现开关柜的内部缺陷对提高设备运行维护水平、及时发现事故隐患、减少停电时间，有着积极的意义。

［1］潘长明，刘刚，熊炬，等.高压开关柜绝缘事故的分析及防范措施［J］.高压电器，2011，47（7）：90-93.

［2］高文胜，丁登伟，刘卫东，等.采用特高频检测技术的局部放电源定位方法［J］.高电压技术，2009，35（11）：2 680-2 684.

［3］关永刚，钱家骊.射频法在高压开关柜局放监测中的应用研究［J］.高压电器，2001，37（5）：1-3.

［4］王国利，郑毅，郝艳捧，等.用于变压器局部放电检测的超高频传感器的初步研究［J］.中国电机工程学报，2002，22（4）：154-160.

［5］杨景刚，黎大健，赵晓辉，等.局部放电定位中UHF信号到达时延估计法的研究［J］.变压器，2008，45（6）：34-38.

Detection and Analysis of the Partial Discharge in 35 kV Switchgear

SUI Heng，DONG Wanguang，CHEN Fang，SUN Shengkai，GUO Xiaofei
（State Grid Liaocheng Power Supply Company，Liaocheng 252000，China）

The partial discharge was found in a 35 kV switchgear when the online detect was conducted.By using UHF and HF methods，the defect was located accurately that a suspended discharge occurred caused by potential poor contact on the wall bussing，which was confirmed by off-line examination.Aiming at structural design defects of switchgear，the equal potential connecting structure was changed，and preventive measures were proposed to against such defects.

switchgear；partial discharge；poor contact

TM591

B

1007－9904（2016）10－0078－03

2016-05-10

隋恒（1986），男，工程师，从事高压试验检修工作。