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一起35kV開(kāi)關(guān)柜局部放電故障分析及處理

35kV金屬封閉式開(kāi)關(guān)柜在變電站中得到了大量的廣泛使用,是目前電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備,開(kāi)關(guān)柜在正常運(yùn)行中,由于柜內(nèi)電氣設(shè)備受到環(huán)境溫濕度、灰塵、過(guò)電壓等的影響,會(huì)發(fā)生局部放電的現(xiàn)象,其局部放電的快速準(zhǔn)確測(cè)試對(duì)于保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高供電可靠性具有重要意義。暫態(tài)地電壓法與超聲波法的檢測(cè)技術(shù)及特點(diǎn)使其適于高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電的檢測(cè),下面將通過(guò)對(duì)某110kV變電站35kV開(kāi)關(guān)柜局部放電數(shù)據(jù)異常分析為例,詳細(xì)介紹這兩種方法對(duì)設(shè)備異常進(jìn)行診斷及處理。








事件概述





2016年05月11日,運(yùn)行人員在巡視某110kV變電站35kV高壓室時(shí),聽(tīng)到輕微間歇地放電異音,通知檢修專業(yè)后,試驗(yàn)人員趕到現(xiàn)場(chǎng),使用UltraTEVPlus+測(cè)試儀;對(duì)110kV該變電站35kV高壓室內(nèi)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行暫態(tài)地電壓測(cè)試(TEV),同時(shí)進(jìn)行了超聲波局部放電測(cè)試(兩種檢測(cè)方法的數(shù)據(jù)如下表)。

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由此可見(jiàn):35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜的數(shù)據(jù)明顯與其他開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)數(shù)據(jù)有區(qū)別,測(cè)試數(shù)據(jù)以駝峰形分布。35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜前上部(母線倉(cāng)部位)超聲波值達(dá)到28dB,暫態(tài)地電壓相對(duì)值最大為44dB,根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司帶電測(cè)試技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)(Q/GDW 11060-2013《交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測(cè)試技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用導(dǎo)則》及《變電設(shè)備帶電檢測(cè)工作指導(dǎo)意見(jiàn)》運(yùn)檢一【2014】108號(hào)文件,超聲波數(shù)值≤8dB 時(shí)為正常,>8dB且≤15dB為異常,超聲波數(shù)值>15dB為缺陷;暫態(tài)地電壓相對(duì)值≤20dB為正常,>20dB為異常,在30dB為嚴(yán)重,因此判斷此開(kāi)關(guān)柜存在局部放電缺陷。







原因分析







經(jīng)過(guò)與超聲波及暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)兩種方法判斷的放電位置基本吻合,都存在于35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜前部,通過(guò)平分面法對(duì)該缺陷進(jìn)行定位,結(jié)合缺陷部位局部放電特征的分析,定位結(jié)果顯示該缺陷可能位于35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜上部母線倉(cāng)母線排A相支柱絕緣子附近,由于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)視線受阻,未能確認(rèn)具體放電部位,為此,對(duì)存在缺陷的開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境及周邊環(huán)境進(jìn)行了進(jìn)一步觀察分析,發(fā)現(xiàn)以下特點(diǎn):


     1、因北方春季氣候特點(diǎn),110kV該變電站位于山頂上,與同類變電站相比海拔較高,晝夜溫差大,開(kāi)關(guān)室電纜溝內(nèi)也有潮氣上升,開(kāi)關(guān)柜內(nèi)潮氣不易散去,且5月10日發(fā)生大范圍降雨,造成柜內(nèi)絕緣介質(zhì)受潮,致使絕緣介質(zhì)絕緣性能下降。

      2、110kV該變電站地處山西北部煤電基地,變電站西北方向約2公里處有水泥廠,變電站污穢等級(jí)達(dá)到三級(jí),空氣質(zhì)量較差,經(jīng)與當(dāng)?shù)厝藛T了解,每年有部分時(shí)間天氣狀況較差,霧霾較重,空氣中的懸浮顆??赡軓拈_(kāi)關(guān)柜上部的散熱孔進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部,造成母線倉(cāng)內(nèi)積污,支柱絕緣子等絕緣介質(zhì)絕緣性能下降。

      3、開(kāi)關(guān)柜內(nèi)由于電磁場(chǎng)比較集中,對(duì)于絕緣薄弱的部位影響較大,長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行,較強(qiáng)的電磁場(chǎng)強(qiáng)破壞了四周的絕緣介質(zhì),從而形成局部放電。

正是由于該開(kāi)關(guān)柜存在的這些特點(diǎn),為局部放電的發(fā)生埋下隱患,因此針對(duì)這起局部放電,初步認(rèn)定放電部位可能為35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜上部母線倉(cāng)母線排A相支柱絕緣子。







缺陷處理







 當(dāng)開(kāi)關(guān)室內(nèi)背景噪聲值在20dBmV以下時(shí),實(shí)測(cè)值在30dBmV以上,則說(shuō)明開(kāi)關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象,表示嚴(yán)重。為了排除故障,制定了停電檢修缺陷處理方案。在2016年05月12日,對(duì)該110kV變電站35kVⅡ母及所帶設(shè)備停電檢修,進(jìn)行了交流耐壓試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜上部母線倉(cāng)母線排A相支柱絕緣子有明顯放電現(xiàn)象,現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜頂部母線倉(cāng)蓋,發(fā)現(xiàn)母線倉(cāng)內(nèi)積污嚴(yán)重,同時(shí)發(fā)現(xiàn)母線排A相支柱絕緣子上有沿面閃絡(luò)放電痕跡,而且伴隨有燒傷現(xiàn)象。隨后將母線倉(cāng)進(jìn)行了徹底的清掃,并更換了A相支柱絕緣子。再對(duì)其做交流耐壓,絕緣合格,且無(wú)異響。送電后運(yùn)行24h再次對(duì)該開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行局放測(cè)試,暫態(tài)地電壓及超聲局放數(shù)據(jù)正常(測(cè)試數(shù)據(jù)如下表),放電缺陷消除。


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結(jié)論







經(jīng)過(guò)暫態(tài)地電壓、超聲波兩種測(cè)試手段,對(duì)所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了缺陷處理,證實(shí)了該110kV變電站35kVⅡ母PT開(kāi)關(guān)柜上部母線倉(cāng)積污嚴(yán)重,主要是由于前期數(shù)日的降雨導(dǎo)致母線排A相支柱絕緣子受潮,引起了絕緣性能下降,從而造成了局部放電故障的發(fā)生。


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經(jīng)驗(yàn)反饋



暫態(tài)地電壓(TEV)、超聲波測(cè)試技術(shù)對(duì)開(kāi)關(guān)柜類等密閉設(shè)備的局放測(cè)試具有較強(qiáng)的敏感度,能夠及時(shí)有效發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行過(guò)程中隱藏的缺陷,因此,我們應(yīng)定期開(kāi)展開(kāi)關(guān)柜暫態(tài)地電壓、超聲局放信號(hào)檢測(cè),運(yùn)用橫向、縱向比較法進(jìn)行分析判斷,必要時(shí)縮短檢測(cè)周期。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在疑似放電故障時(shí),充分利用暫態(tài)地電壓、超聲波、特高頻等多種測(cè)試手段,進(jìn)行聲電聯(lián)合測(cè)試,通過(guò)多角度、全方位進(jìn)行排查,降低誤判斷概率。對(duì)于存在暫態(tài)地電壓、超聲局放信號(hào)的開(kāi)關(guān)柜,可采用工頻交流耐壓試驗(yàn)和開(kāi)關(guān)柜暫態(tài)地電壓、超聲局放信號(hào)檢測(cè)相結(jié)合的診斷方法,事實(shí)證明該方法簡(jiǎn)單有效。


       1、針對(duì)此次故障,為了避免這種現(xiàn)象的再次發(fā)生,建議對(duì)于運(yùn)行環(huán)境較差的開(kāi)關(guān)柜,所以應(yīng)在驅(qū)潮、防污等方面多加考慮,設(shè)計(jì)有利于改善柜內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況的裝置或開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)。

       2、開(kāi)關(guān)柜超聲波檢測(cè)具有很強(qiáng)的方向性,在檢測(cè)中可以通過(guò)移動(dòng)傳感器來(lái)觀察放電強(qiáng)度,從而尋找放電源。但是檢測(cè)時(shí)必須注意可能存在的干擾源,如風(fēng)機(jī)、熒光燈等。

       3、對(duì)于設(shè)備內(nèi)部放電,可以將一次設(shè)備外殼、工作接地,其他參考柜體也接地,可以模擬在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)真實(shí)運(yùn)行情況,經(jīng)證明效果良好。

       4、開(kāi)關(guān)柜帶電檢測(cè)技術(shù)對(duì)檢測(cè)人員要求較高,因此檢測(cè)人員要具有高度的責(zé)任心、求真的態(tài)度、標(biāo)準(zhǔn)化的操作、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑\斷分析才能完成檢測(cè)工作。在異常數(shù)據(jù)分析中,一定要結(jié)合設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及周邊環(huán)境等因素綜合考慮,才能避免誤判斷等。