220 kV组合电器局部放电缺陷的处理

隋 恒，董万光，赵 宇

(国网山东省电力公司聊城供电公司，山东 聊城 252000)

0 引言

某220 kV变电站220 kV组合电器设备为三相分体式结构，型号ZF16-252/3150-50，投运日期为2012年6月。投运后按规定周期进行局部放电带电检测。

1 缺陷检测经过

对该站组合电器进行局部放电检测时，利用特高频检测仪发现1号主变220 kV侧201间隔A相附近有异常信号。检测时，传感器1固定在A相的盆式绝缘子上，传感器2放置在A相附近，朝向空气，用于检测背景信号。由特高频检测图谱可见，2个传感器检测到的特高频信号均具有工频相关性，每20 ms内存在两簇信号，信号幅值稳定，与悬浮放电特征相符。2号传感器为移动和旋转传感器，接收A相附近不同位置和方向信号，并将示波器的扫描速度提高至50 ns/格，便于清楚地比较信号间时差。经多次测试，1号传感器信号幅值均远大于2号，且信号在时间上也均超前于2号，说明1号传感器首先检测到信号，随后信号经衰减后被2号传感器捕获，放电源在气室内部。

在刀闸外壁上增加3号超声波传感器，测试图谱表明，特高频与超声脉冲信号一一对应，具有明显的工频相关性，信号来自同一个放电源。

设置1～3号传感器，采用声电联合延时定位法对放电源进行精确定位，其中1号和2号传感器为超声波传感器，3号为特高频传感器，三者在201-3 A相刀闸外壁由上至下排列进行测试。

由测试图谱可见，1号超声波脉冲在时间上超前于2号超声波脉冲，信号源应该更靠近1号传感器[1]。对201-3气室进行SF6气体成分及微水测试，测试结果见表1，未发现异常。

表1 201-3气室SF6气体成分及微水测试结果

2 缺陷分析

现场检测判断放电信号为悬浮放电类型，放电源位于201-3刀闸气室顶部靠近机构位置。悬浮放电发生的原因是设备中某个部位由于没有良好接地而积累了大量电荷，这些电荷与大地间形成电位差，差值逐渐增大后击穿间隙发生放电[2]。

检查201-3刀闸气室结构，其传动机构中，传动输入轴与齿轮传动轴的齿轮相互咬合，齿轮传动轴下端扁口与绝缘杆上端卡槽插接，三者紧密接触，同为地电位；绝缘杆下端的卡槽通过轴与刀闸齿条连接，在转动时带动齿条伸缩，完成刀闸的分合，两者是高电位。

根据定位结果，放电源更靠近201-3刀闸气室顶部位置，根据剖面图结构，此位置可能发生因接触不良造成悬浮放电的位置有两处，分别为：

(1) 传动输入轴与齿轮传动轴的咬合面，此位置位于刀闸气室顶部机构内。

(2) 齿轮传动轴与绝缘杆上端卡槽之间的插接面，此位置位于刀闸气室内。

对201-3刀闸A相气室每周进行跟踪测试，通过比较信号幅值，发现在2个月检测周期内，放电幅值有缓慢增长趋势。针对刀闸气室放电情况，检测人员及时申请停电检查处理。

3 解体检查

对1号主变220 kV侧停电后，拆除刀闸传动机构连杆并打开刀闸上盖，机构内未发现放电痕迹。随后回收SF6气体并打开201-3刀闸气室。在解构刀闸传动机构时，发现绝缘杆上部铝合金接头卡槽内有黑色粉末，卡槽侧壁有摩擦和氧化痕迹，说明传动轴扁口未与绝缘杆卡槽卡紧。气室其他位置没有放电痕迹，判断放电原因是齿轮传动轴与绝缘杆卡槽的插接面接触不良。

分析齿轮传动轴与绝缘杆接触情况，二者侧面和底面有三个接触面，只要有一个接触面能接触良好，即可保证等电位，不会发生悬浮放电，因此二者三个面一定存在同时接触不良的情况。

测量齿轮传动轴扁口的厚度和绝缘杆上部卡槽的宽度，分别为11.84 mm和12.32 mm。部件出厂规定两者尺寸分别应为11.90 mm和12.15 mm，尺寸差超过标准差值的92 %，为不合格产品。

通过现场检查，可确定放电位置为201-3刀闸气室齿轮传动轴下端扁口与绝缘杆上端卡槽插接处，放电原因为部件加工精度不够，造成插接部位接触面空隙过大，导体在运行时因电磁力作用产生震动，并通过构件传递到传动轴扁口与绝缘杆卡槽的插接位置，因插接位置接触不良，震动时在一瞬间彼此脱离，形成电位差而发生悬浮放电。局部放电会产生放电粉末，当粉末积累到一定程度后，可能通过绝缘杆衬套与气室上盖间的缝隙掉入气室，附着在支撑导体的绝缘子上，沿盆式绝缘子表面形成由上至下的放电通道，造成短路接地故障。

4 处理措施

根据现场解体情况，首先更换了尺寸合格的齿轮传动轴和绝缘杆，达到构件尺寸标准，解决传动轴扁口与绝缘杆卡槽在侧面接触不良的情况。

为防止长时间运行后插槽与传动轴扁口机械变形而接触不良，在插槽底面中心位置安装了等电位弹簧。利用弹簧的伸缩性使绝缘杆与齿轮传动轴在运行过程中始终弹性连接，保证绝缘杆上部可靠接地。经过上述处理，消除了该位置的放电隐患。