开关柜局部放电故障分析与处理

杨雨薇 赵 蓉 王 柯 胡 首

（1.国网湖南省电力有限公司技术技能培训中心（长沙电力职业技术学院），湖南长沙 410131；2.国网湖南省电力有限公司邵阳供电分公司，湖南邵阳 422000）

0 引言

10 kV开关柜是重要的配电设备，包含断路器、隔离开关、互感器等主要部件，其安全稳定运行是电网可靠供电的重要前提。相比于传统敞开式设备，开关柜具有自动化水平高、占地面积小、可靠性高等优势[1]。但在实际运行中，受制造、运输、安装和运行各环节中不利因素的影响，近年来由开关柜电缆终端接头安装工艺不佳造成的柜内绝缘薄弱或损坏等故障时有发生[2]。利用局部放电带电检测技术，可在开关柜正常运行过程中实现对设备状态的评估，从而保证持续供电。对于开关柜的局部放电带电检测，常采用暂态地电压法和超声波法。本文针对某10 kV线路开关柜带电检测发现异常超声波局放信号，并对放电点进行精确定位的现场案例进行了分析。

1 故障经过

2020年1月12 日，某检修公司开展春季安全大检查，对10 kV某线312开关柜进行带电检测时，发现开关柜后上柜和后下柜局放值超标，表1为检测数据。

表1 2020年1月12日超声波及暂态地电压首次测试数据

DL/T 393—2021《输变电设备状态检修试验规程》规定，超声波局放数值应不超过8 dB，超过15 dB为严重缺陷。据表1所示，312开关柜后上和后下柜超声波检测数据超标，测量值最大为25 dB，与背景值差18 dB，超过标准规定的8 dB[3]。结合暂态地电压测试值无异常超标，初步判断312开关柜内有表面放电现象发生。

2 故障检查情况

1月13日，进行停电检查。现场发现电缆头有交叉现象，三岔口以上的热缩套部分有磕碰痕迹，存在绝缘破损现象[4]；B、C相电缆头热缩套表面存在环状电晕放电现象，并粘着白色胶状物，C相与B相的交叉部分存在受潮放电现象，并因绝缘劣化而出现发黑痕迹，如图1所示。

图1 电缆交叉和放电痕迹

3 故障分析

3.1 试验分析

试验人员对312电缆进行绝缘电阻试验和交流耐压试验，试验数据如表2所示。

表2 2020年1月13日电缆停电试验数据

由表2可知，A、B、C三相绝缘电阻正常，而交流耐压试验发现B、C两相电缆护套临近接触部位发生轻微的放电现象。

故障原因分析：

1）判断该故障类型为表面局部放电[3]。

2）该高压室除湿机故障，室内湿度接近80%，超过规定的70%。

3）电缆头交叉且间距太短，引起周围电场畸形，导致故障点附近场强偏高，超过介质的表面场强击穿分量，从而在表面形成放电。

4）电缆头材质不佳，制作工艺水平不高。据调查，电缆交叉的情况近年来屡有发现，但放电情况如此严重的在该地区仅此一例，因此在制作工艺及材料制造的过程中应该存在纰漏。

3.2 解剖分析

为进一步了解电缆绝缘情况，检修人员将312电缆头外护套剥离。通过仔细检查，没有发现明显的绝缘击穿痕迹，且电缆护套内侧也没有发现放电痕迹，如图2、图3所示。由此可以得出结论：由于电缆安装时B、C相存在交叉且接近接触的情况，在长期的局部放电作用下，交叉部位已经出现了外绝缘损坏[5]。由于发现及时，该电缆相间放电还处于外护套表面放电阶段，对主绝缘尚未造成影响。

图2 B、C相外护套的放电痕迹

图3 B、C相外护套内侧无任何放电痕迹

3.3 整改

对312出线柜内电缆头严格按照标准工艺重新进行制作，处理了电缆分支交叉问题，保证其分支具有足够的相间距离。完成重做后试验人员对电缆进行绝缘电阻试验和交流耐压试验，试验数据如表3所示。

表3 2020年1月13日电缆头重做后试验数据

投运后对312开关柜再次进行带电检测，数据如表4所示。

表4 2020年1月13日超声波及暂态地电压首次测试数据

312开关柜带电检测数据合格，开关柜后上和后下柜超声波局放数值恢复正常，缺陷消除。整改后如图4所示。

图4 整改后312电缆头

4 建议措施

1）该开关柜电缆头安装工艺质量不佳，在电缆头安装时一定要保护好电缆头，防止其热缩套被割伤或碰伤。根据《国家电网公司变电验收通用管理规定第5分册开关柜验收细则》，在安装调试关键点监督、竣工验收等阶段，应由所属管辖单位运检部选派相关专业技术人员参与，且负责人员应为技术专责，或具备班组工作负责人及以上资格[6]。若关键点验收监督过程不仔细、不全面，未及时发现电缆头安装方式不符合技术要求，将有可能出现各种异常缺陷。

2）电缆分支存在交叉，没有足够的相间距离，在长期的运行电压和较高的环境湿度作用下，该电缆头发生表面局部放电，最终导致绝缘表面发生损坏[7]。因此，在电缆头制作及安装过程中，一定要防止电缆头分支交叉的情况，并保证其有足够的相间距离。

3）验收时、运行维护中未及时发现电缆交叉情况，应加强技术监督全过程管控，防止类似事件再次发生。

4）高压室内的除湿装置损坏后，未及时修复或更换，导致室内湿度过高。应及时对开关柜开展巡视和带电检测，确保及时了解设备运行情况。