一起35kV开关柜局部放电故障分析及处理

35kV金属封闭式开关柜在变电站中得到了大量的广泛使用，是目前电力系统中非常重要的电气设备，开关柜在正常运行中，由于柜内电气设备受到环境温湿度、灰尘、过电压等的影响，会发生局部放电的现象，其局部放电的快速准确测试对于保障电网的安全稳定运行、提高供电可靠性具有重要意义。暂态地电压法与超声波法的检测技术及特点使其适于高压开关柜局部放电的检测，下面将通过对某110kV变电站35kV开关柜局部放电数据异常分析为例，详细介绍这两种方法对设备异常进行诊断及处理。

事件概述

2016年05月11日，运行人员在巡视某110kV变电站35kV高压室时，听到轻微间歇地放电异音，通知检修专业后，试验人员赶到现场，使用UltraTEVPlus+测试仪；对110kV该变电站35kV高压室内开关柜进行暂态地电压测试（TEV），同时进行了超声波局部放电测试（两种检测方法的数据如下表）。

由此可见：35kVⅡ母PT开关柜的数据明显与其他开关柜的检测数据有区别，测试数据以驼峰形分布。35kVⅡ母PT开关柜前上部（母线仓部位）超声波值达到28dB，暂态地电压相对值最大为44dB，根据国网公司带电测试技术规范标准（Q/GDW 11060-2013《交流金属封闭开关设备暂态地电压局部放电带电测试技术现场应用导则》及《变电设备带电检测工作指导意见》运检一【2014】108号文件，超声波数值≤8dB 时为正常，>8dB且≤15dB为异常，超声波数值>15dB为缺陷；暂态地电压相对值≤20dB为正常，>20dB为异常，在30dB为严重，因此判断此开关柜存在局部放电缺陷。

原因分析

经过与超声波及暂态地电压局部放电检测数据的对比验证，发现两种方法判断的放电位置基本吻合，都存在于35kVⅡ母PT开关柜前部，通过平分面法对该缺陷进行定位，结合缺陷部位局部放电特征的分析，定位结果显示该缺陷可能位于35kVⅡ母PT开关柜上部母线仓母线排A相支柱绝缘子附近，由于开关柜内视线受阻，未能确认具体放电部位，为此，对存在缺陷的开关柜运行环境及周边环境进行了进一步观察分析，发现以下特点：

1、因北方春季气候特点，110kV该变电站位于山顶上，与同类变电站相比海拔较高，昼夜温差大，开关室电缆沟内也有潮气上升，开关柜内潮气不易散去，且5月10日发生大范围降雨，造成柜内绝缘介质受潮，致使绝缘介质绝缘性能下降。

2、110kV该变电站地处山西北部煤电基地，变电站西北方向约2公里处有水泥厂，变电站污秽等级达到三级，空气质量较差，经与当地人员了解，每年有部分时间天气状况较差，雾霾较重，空气中的悬浮颗粒可能从开关柜上部的散热孔进入开关柜内部，造成母线仓内积污，支柱绝缘子等绝缘介质绝缘性能下降。

3、开关柜内由于电磁场比较集中，对于绝缘薄弱的部位影响较大，长时间的运行，较强的电磁场强破坏了四周的绝缘介质，从而形成局部放电。

正是由于该开关柜存在的这些特点，为局部放电的发生埋下隐患，因此针对这起局部放电，初步认定放电部位可能为35kVⅡ母PT开关柜上部母线仓母线排A相支柱绝缘子。

缺陷处理

当开关室内背景噪声值在20dBmV以下时，实测值在30dBmV以上，则说明开关柜存在局部放电现象，表示严重。为了排除故障，制定了停电检修缺陷处理方案。在2016年05月12日，对该110kV变电站35kVⅡ母及所带设备停电检修，进行了交流耐压试验，发现35kVⅡ母PT开关柜上部母线仓母线排A相支柱绝缘子有明显放电现象，现场打开35kVⅡ母PT开关柜顶部母线仓盖，发现母线仓内积污严重，同时发现母线排A相支柱绝缘子上有沿面闪络放电痕迹，而且伴随有烧伤现象。随后将母线仓进行了彻底的清扫，并更换了A相支柱绝缘子。再对其做交流耐压，绝缘合格，且无异响。送电后运行24h再次对该开关柜进行局放测试，暂态地电压及超声局放数据正常（测试数据如下表），放电缺陷消除。

结论

经过暂态地电压、超声波两种测试手段，对所发现的问题进行了缺陷处理，证实了该110kV变电站35kVⅡ母PT开关柜上部母线仓积污严重，主要是由于前期数日的降雨导致母线排A相支柱绝缘子受潮，引起了绝缘性能下降，从而造成了局部放电故障的发生。

经验反馈

暂态地电压（TEV）、超声波测试技术对开关柜类等密闭设备的局放测试具有较强的敏感度，能够及时有效发现开关柜在运行过程中隐藏的缺陷，因此，我们应定期开展开关柜暂态地电压、超声局放信号检测，运用横向、纵向比较法進行分析判断，必要时缩短检测周期。当发现设备存在疑似放电故障时，充分利用暂态地电压、超声波、特高频等多种测试手段，进行声电联合测试，通过多角度、全方位进行排查，降低误判断概率。对于存在暂态地电压、超声局放信号的开关柜，可采用工频交流耐压试验和开关柜暂态地电压、超声局放信号检测相结合的诊断方法，事实证明该方法简单有效。

1、针对此次故障，为了避免这种现象的再次发生，建议对于运行环境较差的开关柜，所以应在驱潮、防污等方面多加考虑，设计有利于改善柜内设备运行状况的装置或开关柜结构。

2、开关柜超声波检测具有很强的方向性，在检测中可以通过移动传感器来观察放电强度，从而寻找放电源。但是检测时必须注意可能存在的干扰源，如风机、荧光灯等。

3、对于设备内部放电，可以将一次设备外壳、工作接地，其他参考柜体也接地，可以模拟在开关柜内真实运行情况，经证明效果良好。

4、开关柜带电检测技术对检测人员要求较高，因此检测人员要具有高度的责任心、求真的态度、标准化的操作、严谨的诊断分析才能完成检测工作。在异常数据分析中，一定要结合设备运行环境及周边环境等因素综合考虑，才能避免误判断等。