一起10 kV开关柜（F15）局放定位诊断与分析

刘秦铭，黄楚晴

一起10 kV开关柜（F15）局放定位诊断与分析

刘秦铭1，黄楚晴2

（1.广东电网责任有限公司广州供电局，广东 广州 510000；2.广东电网责任有限公司韶关供电局，广东 韶关 510630）

通过诊断及分析一起10 kV开关柜（F15）的局部放电缺陷，从而判断出原因并做出运维试验跟踪，进而进行复测或停电检查工作等处理工作，以最终消除缺陷。此研究将能为相关局放试验工作提供必要的技术参考及判断依据，以更好地提高操作的安全性。

10 kV开关柜；局部放电；试验诊断；高精度示波器时差法

1 背景概述

随着电力系统中电力技术的应用及发展，紧凑型的高压开关柜在变电站中的使用逐渐广泛，因此为了避免高压开关柜发生绝缘故障等问题，对于其机构的设计、绝缘材料的使用及运维环境均需要满足严格的要求。如何有效安全地对高压开关柜进行局放诊断，从而提出有效的改进措施，是加强电气设备管理及应用新技术的重要研究方向，不但能预防事故发生，同时提高电气设备的使用寿命。由于10～35 kV开关柜内电气设备运行时会因绝缘介质中气泡或杂质的存在而导致局部场强增大，从而发生局部放电的情况，而局部放电会导致绝缘老化和击穿，造成一定的开关柜安全事故。检修工作对于电力行业的稳定运行起着重要作用，能及时发现并处理潜在危险，防止安全事故的发生。其中10 kV高压开关柜的检修测试工作在电力系统中十分常见。

2019-04，韶关供电局工作人员在开展10 kV开关柜局部放电测试过程中发现F15开关柜存在异常，DMS、朗德超高频均测试到疑似局放信号，怀疑开关柜内部存在沿面或空穴放电，现场超声和暂态地电波数据无异常，超声波现场数值0 dB（超过6 dB为严重放电），地电波3 dB（超过50 dB为严重放电）。为进一步查找信号来源，本课题将安排课题研究人员在现场开展缺陷诊断定位测试，以在不影响设备正常运作的情况下，了解开关柜带电运行下局部放电的状态，进而预先发现其潜在缺陷和故障点，以提高现场的设备运维安全性。

2 测试内容

课题研究人员采用DMS特高频、高精度示波器、地电波、超声波等多套局放检测装备，对F15开关柜进行了局放排查和缺陷诊断工作。

2.1 超声和暂态地电波测试

现场数据无异常，超声波现场数值为0 dB（超过6 dB为严重放电），地电波为3 dB（超过50 dB为严重放电）。

2.2 DMS局放测试

现场首先排除柜内可能存在的干扰源，将开关柜内加热照明回路断开，然后对F15开关柜的前后观察窗和缝隙进行DMS局放测试，传感器分别在开关柜正面观察窗2、开关柜背面观察窗3以及背面的缝隙位置测到局部放电信号，初步判断为沿面或空穴放电。

具体位置及测试结果如图1所示。

图1 高压室F15开关柜观察窗示意图

2.3 高精度示波器时差法

高精度示波器配合两个特高频传感器，通过相同长度的信号传输线传输至高精度示波器。分别对开关柜的上下、 左右、前后三个维度，利用时差计算对内部局放源进行精确 定位。

43 cm的传感器距离时间差如图2所示。在F15开关柜背面上下柜板缝隙及观察窗位置布置传感器，传感器间距离为43 cm，利用高精度示波器计算两个传感器之间首个峰谷到达的时间差（曲线1为1号传感器，曲线2为2号传感器），并取两次测量平均值为0.825 ns，换算成距离为24.7 cm。

155 cm的传感器距离时间差如图3所示。在F15开关柜背面、正面下观察窗位置布置传感器，传感器间距离为155 cm，利用高精度示波器计算两个传感器之间首个峰谷到达的时间差（曲线3为1号传感器，曲线4为2号传感器）并取两次测量平均值为4.95 ns，换算成距离为148.5 cm。

图2 43 cm的传感器距离时间差示意图

图3 155 cm的传感器距离时间差示意图

41 cm的传感器距离时间差如图4所示。在F15开关柜背面上下柜板缝隙左右两端位置布置传感器，传感器间距离为41 cm，利用高精度示波器计算两个传感器之间首个峰谷到达的时间差（曲线5为1号传感器，曲线6为2号传感器），并取两次测量平均值为0.525 ns，换算成距离为15.7 cm。

图4 41 cm的传感器距离时间差示意图

通过三个维度数据的测量，以开关柜背面左下角为0点建立三维坐标（单位：cm），通过测量数据坐标建立方程推算局放点位置坐标约为（36，99，10）位置，即靠近F15开关柜背面下柜板右上角位置。根据定位结果和开关柜内部结构，初步判断局放信号源在电流互感器位置，对应位置为B、A两相电流互感器相邻位置。F15开关柜出线电流互感器为固体环氧树脂浇注型。

3 测试结果分析

超声和暂态地电波测试数据无异常，超声波现场数值为0 dB，地电波为3 dB。DMS局放测试测到局部放电信号，相位特征明显，初步判断结果为沿面或空穴放电。高精度示波器利用时差计算对内部局放源定位结果为B、A相出线电流互感器位置。考虑F15开关柜出线电流互感器为固体环氧树脂浇注型，表面可能会出现脏污、受潮或绝缘存在气泡。

根据上述结果可以分析出，局放信号源来自F15开关柜出线B、A相电流互感器位置，原因为表面脏污或受潮引起沿面放电或固体绝缘存在空穴产生局部放电，建议对F15开关柜出线B、A相电流互感器加强运维试验跟踪，安排近期进行复测或停电检查。

4 结语

电网系统中各项测试及设备诊断均具有重要的意义，能保证电力系统各种设备运行的安全性。项目组通过对一起10 kV开关柜（F15）局放定位进行诊断分析，明确了放电原因，从而更好地安排后续跟踪工作，其研究对电力系统的测试领域尤其是电气设备的运行与维护工作有着重要的影响和意义，能更好地保障高压开关柜安全运行。

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2095－6835（2020）20－0100－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.20.043

刘秦铭（1989—），男，广东东莞人，硕士研究生，工程师，研究方向为电力系统工程。黄楚晴（1993—），女，广东韶关人，本科，助理工程师，研究方向为电力工程技术。

〔编辑：严丽琴〕