等电位线断裂引起的10kV开关柜放电缺陷处理方法研究

方来金

摘要：在变电站的建设以及日常运行维护中，10kV开关柜将变电站所产生的电力输出，对整个电力系统的稳定型和可靠性产生了重要的影响，这也直接关系到终端用户用电的安全。文章价绍了某110kV变电站中发生的一起10kV开关柜发生的由于等电位断裂引起的放电问题，并对事故的处理方法进行了阐述，希望对相关行业能起到一定的借鉴作用。

关键词：等电位断裂;变电站;10kV开关柜;放电缺陷;局放检测

一、引言

电力的发展直接影响道整个国民经济的运行。我国在新中国成立以后，经济不断取得进步，尤其是近三十年来，随着改革开发，国内经济水平取得了非常大的成就，背后离不开电力行业的支持。由于用电量的不断上升，我国电力事业也得到了很大的建设，变电站的建设和分布也越来越广。作为变电站中重要的输出单元，10kV开关柜直接影响到对应地区的供电稳定性。而10kV开关柜又因为具有型号繁多、数量大、运行过程中容易出故障等特点，一旦发生故障，会给供电系统带来较大的困扰。因此，为了保证10kV开关柜的运行安全，会通过对暂态低电压、超声波等信号进行检测，从而对开关内的局部放电进行定位，及时解决放电缺陷，避免问题的恶化。

二、开关柜局放电检测原理

在开关柜的局部放电检测中，主要又以下两个基本原理作为技术支撑：

（一）暂态地电压检测技术

当开关柜内又局部发电发生时，就会产生一些电磁波信号，并且通过开棺内的各种金属体，尤其是表面会新城趋肤效应，进而产生暂态静电压，该电压值的大小直接有放电强度以及放电位置和电压测量位置的距离来决定。因此，根据这一特点，可以通过对暂态地电压进行测量。由于测量精度的要求，此时需要用到一种专用的传感器探头。通过探头检测到的值，并结合对其它正常开关柜的检测的纵横向对比，就可以判断出有放电缺陷的故障位置;

（二）超声波检测技术

当开关柜内的设备有局部放电发生时，会产生稳定的超声波信号，频率都在20kHz以上。信号产生之后，会通过周围的媒介传递到周围的空气中。如果利用超声波传感器将这些超声波信号接收并进行识别，就可以很快地掌握开关柜是否存在放电的异常。

三、 放电缺陷发现经过

以一起开关柜局部放电的事情为例，对放电缺陷的发现经过进行阐述。2017年10月，变电站根据计划对站内所有的带电设备进行检测，过程中发现有一处的主变10kV开关柜附件的放检测值严重超出日常管理值。检测所使用的开关柜局放检测仪使用的时EA公司的UltraTEV+Plus，该开关柜实际所测得的TEV检测值如下：

从数据可以看出，在主变10kV3段的开关、主变10kV的主变插头和主变2段开关体这几处的TEV检测值与过往值相比，产生了较为明显的波动，且波动量均超出了20dB，因此，这三处均要被列为缺陷产生的重点确认对象。进一步对测试的数据进行分析发现，在这三各柜体的相连柜体，也就是3号柜体和10kV 2段的母线压变处，虽然与过往值相比也超出了一些，但是明显有减弱的趋势，而且没有声音信号传出来。在这3个怀疑对象的柜体中，TEV和超声波检测值表现出来的规律为中心部信号强，两边信号逐渐减弱的特点。同时对开关柜底部测量的值进行比对，均要比上部的测量偏高，因此，这3个柜体出现了放电的问题，而且是在柜体的底部。

四、缺陷处理方法

通常来说，缺陷的处理要包含以下几个方面：

（一）对放电相的进行确定

在该变电站的10kV所使用的开关柜，结构为分段式，一台主变带着两段母线。为了进一步查明放电的具体位置，对主变10kV3段开关、主变10kV主变插头处和主变10kV的2段开关这3处进行详细检测。由于考虑到问题出在3个柜体的下部位置，该处空间比较狭窄，检测不易实施，因此工作人员采用的是将柜体的下柜门打开进行下段母排的分相加压确认，这种方法能尽快确定放电相，不需要逐一去电柜下部进行排查，给检查维修人员提供了一些便利。通过检查确认，A相和B相在运行电压下超声和TEV的测量值均没有异常，而C相当加电压加至3kV时，放电信号开始异常增加。继续施加电压至工作电压状态，所检测的TEV检测值和上述表格中的检测值基本一致。因此，可以确定异常放电发生在C相。

（二）对放电位置进行详细查找并修复

一般来说，开关柜中若有局部放电的发生，大致有如下的原因：局部间端放电、穿柜套管和母排之间存在电位差、母排端部没有倒角、母排固定螺丝出现了松动，导致悬浮放电;套管等绝缘部件出现了破损，产生悬浮放电等。该案例中经过对C相个部位进行检查，最终发现在主变10kV的主变插头和主变10kV的3段开关柜之间的穿芯电流互感器上有异常。电流互感器安装在电柜中，由于它的内壁通过一等点位和母排相连接，使得电位达到平衡、避免在运行过程中母排对电流互感器进行放电的作用。该电流互感器由于安装在主变插头和主变开关之间，同时还兼职着支撑和绝缘的作用。现场发现该等电位线以及出现了断裂，电流互感器的内壁有肉眼可见的放电痕迹。

找到具体放电位置后，开始进行缺陷的修复。首先，对母排和电流互感器间的等电位线进行修复，并对放电部位进行清洁处理;接下来进行耐压和绝缘电阻的测量;在耐压过程中，同步进行TEV和超声波的检测。所有的值全部恢复至ok状态后，该缺陷就可以确定已经修复完成了。

（三）对事故原因进行分析

通过对实物观察发现，等电位线的断口很明显时由于受到外部的力而造成的。结合现场中母排和穿芯电流互感器的安裝位置以及结构，推测等电位线出现断裂的原因为：由于穿芯电流互感器和母排之间在垂直方向的距离很短，并且等电位线又处在电流互感器的底部，这就造成了母排容易挤压到等电位线。这样带来的后果就是安装过程中，容易由于人为因素造成屏蔽线受到外力而产生缺陷，这种缺陷可能是隐蔽的，在运行过程中由于母排的电磁振动，使得等电位线不断地受到摩擦，最终在缺陷部位形成开裂或者断裂，从而形成局部放电。本次事故中问题出在C相。为了确保后续开关柜不再出现这种缺陷，本次除了对出现问题的C相进行修复外，同时也对A相和B相也进行了检查，结果发现均存在不同程度的磨损，有些磨损程度比较严重，很有可能会在短期内就会此乃工程等电位线断裂而形成开关柜的局部放电。本次也对这些异常部位全部进行了修复。给10kV开关柜的运行提供了一个安全的运行环境。

五、 结语

通过对某一起日常检查维护中使用TEV和超声波检查发现10kV开关柜中有异常放电的例子，对问题发现以及问题源排查进行了详细说明，并对问题的处理过程进行了介绍，进一步对发电原因进行了分析。为了给电力运行提供稳定的环境，避免各种事故的发生，希望在10kV开关柜安装过程中能够尽量合理地布置等电位线，为了避免在运行过程中由于母排的电磁共振而造成等电位线的磨损，两者之间要保持一定的距离。同时，在日常的巡检中，要针对主变柜等重要设备增加检查频次，或者采用在线局部放监测装置，及时对开关柜的局部放电值进行测量。这样就能在第一时间内发现问题，及时采取修复手段，将问题恶化的苗头及时止住，避免问题的进一步扩大化。

参考文献：

【1】黄晓峰.  等电位线断裂引起的10kV开关柜放电缺陷处理和分析，农技电气化，2020-05（396）;31-33

【2】杨雨薇、王柯、胡首.  10kV开关柜局部异常放电事故分析与处理，机电信息，2020-15（621）;22-23