唐民富，范敏，田維，尹湘季

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司湘西供電分公司，湖南 吉首 416000；2.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

10 kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電流互感器異常放電問(wèn)題的處理

Cause analysis and treatment of abnormal discharge for a current transformer in 10 kV switch cabinet

唐民富1，范敏2，田維1，尹湘季1

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司湘西供電分公司，湖南 吉首 416000；2.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

通過(guò)帶電超聲波局放檢測(cè)發(fā)現(xiàn)某變電站10 kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電流互感器有異常放電現(xiàn)象，結(jié)合停電局部放電試驗(yàn)分析認(rèn)為，電流互感器內(nèi)腔與穿心鋁排距離過(guò)近、屏蔽措施不佳導(dǎo)致放電發(fā)生，逐步引起電流互感器外絕緣劣化，最后導(dǎo)致運(yùn)行中電流互感器超聲波數(shù)據(jù)異常。經(jīng)采取更換電流互感器等措施后，問(wèn)題得到解決。

超聲波局放；開(kāi)關(guān)柜；電流互感器；絕緣劣化

金屬鎧裝式開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)技術(shù)成熟，成本低，占地面積小，檢修周期長(zhǎng)，因此在變電站中得以廣泛運(yùn)用〔1〕。但由于不同廠家制造技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝水平的限制，在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部往往會(huì)存在絕緣薄弱點(diǎn)和電場(chǎng)過(guò)度畸變的區(qū)域〔2〕。在運(yùn)行過(guò)程中，因懸浮、尖端、毛刺、氣隙、灰塵等的影響而產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，使開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的電氣設(shè)備絕緣逐步劣化，最終導(dǎo)致絕緣擊穿事故，造成開(kāi)關(guān)柜故障〔3〕。

在當(dāng)前的10 kV開(kāi)關(guān)柜帶電檢測(cè)手段中，由于開(kāi)關(guān)柜的封閉式結(jié)構(gòu)，紅外測(cè)溫往往難以發(fā)現(xiàn)缺陷，而超聲波局放和暫態(tài)地電壓檢測(cè)是已經(jīng)推廣使用的最有效手段〔4〕。

某變電站3103開(kāi)關(guān)柜在進(jìn)行暫態(tài)地電壓和超聲波局放檢測(cè)時(shí)被檢測(cè)超聲波異常，后經(jīng)停電檢查發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)穿心式電流互感器內(nèi)腔與穿心鋁排距離過(guò)近發(fā)生局部放電，已導(dǎo)致電流互感器外絕緣老化，停電局部放電嚴(yán)重超標(biāo)。

1 故障簡(jiǎn)介

某變電站3203開(kāi)關(guān)柜發(fā)現(xiàn)有超聲波局部放電現(xiàn)象，用耳機(jī)能聽(tīng)到非常明顯的典型放電聲響，而相鄰的320開(kāi)關(guān)柜和316開(kāi)關(guān)柜則無(wú)此異響，超聲波數(shù)據(jù)也與背景值相當(dāng)。從暫態(tài)地電壓數(shù)據(jù)看，3203開(kāi)關(guān)柜的暫態(tài)地電壓雖然沒(méi)有超過(guò)20 dB，但是明顯大于320和316開(kāi)關(guān)柜的相應(yīng)數(shù)據(jù)。

3203開(kāi)關(guān)柜型號(hào)為GG－1AF，是主變進(jìn)線柜，為非全封閉結(jié)構(gòu)，開(kāi)關(guān)柜頂部敞開(kāi)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量用超聲波探測(cè)器對(duì)準(zhǔn)中下部位檢測(cè)到得放電聲音較強(qiáng)烈，初步判斷超聲波聲源位于柜內(nèi)中下部位。中下部位主要電氣設(shè)備為穿心式電流互感器，表面有積灰現(xiàn)象，放電源自TA表面放電。另外從3203開(kāi)關(guān)柜的暫態(tài)地電壓明顯高于其他柜體這一情況分析，懷疑柜內(nèi)電流互感器絕緣還可能存在內(nèi)部放電情況。3203開(kāi)關(guān)柜帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，開(kāi)關(guān)室暫態(tài)地電壓背景:前門(mén)11 dB，后門(mén)17 dB；開(kāi)關(guān)室超聲波局放背景:前門(mén)－5 dB，后門(mén)－6 dB。

表1 停電檢修前帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)

2 故障原因檢查分析過(guò)程

2.1 停電檢查情況

停電檢查發(fā)現(xiàn)，電流互感器穿心鋁排與互感器內(nèi)表面距離過(guò)近，三相電流互感器與鋁排間均發(fā)現(xiàn)有放電痕跡。

電流互感器雖接有屏蔽線，但是內(nèi)腔屏蔽銅片有斑駁脫落現(xiàn)象，從銅片往兩端過(guò)度的半導(dǎo)體涂層有脫落情況。

電流互感器外絕緣出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，脫落物呈黑色塊狀，電流互感器外絕緣有老化現(xiàn)象。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)

為進(jìn)一步確定放電點(diǎn)和電流互感器絕緣情況，并盡量排除試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)設(shè)備及引線本身的電暈對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，現(xiàn)場(chǎng)從相鄰的320開(kāi)關(guān)柜分相施加電壓，并在施壓過(guò)程中對(duì)320、3203的超聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量做對(duì)比分析?，F(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)布置圖如圖1所示，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)布置圖

表2 外施耐壓過(guò)程中超聲波局放數(shù)據(jù)

測(cè)量結(jié)果表明，A、B、C加到運(yùn)行相電壓5.77 kV時(shí)，開(kāi)關(guān)柜3203三相均有放電發(fā)生，加到線電壓10 kV時(shí)不借助儀器就已經(jīng)能聽(tīng)到放電聲響，而相鄰的320柜無(wú)異常放電聲，儀器測(cè)試數(shù)據(jù)正常?？梢耘袛啵?中測(cè)量數(shù)據(jù)沒(méi)有收到試驗(yàn)設(shè)備及引線本身的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)能代表3203開(kāi)關(guān)柜放電情況。

B、C兩相相電壓升高到20 kV時(shí)，放電聲響更加強(qiáng)烈，超聲波數(shù)據(jù)已經(jīng)超過(guò)儀器量程60 dB。A相電壓升高到20 kV時(shí)，超聲波局放達(dá)32 dB。

2.3 停電局部放電試驗(yàn)

為判斷電流互感器內(nèi)部情況，在試驗(yàn)室對(duì)拆下來(lái)的電流互感器進(jìn)行停電局部放電試驗(yàn)，并同時(shí)在被試互感器周圍的金屬圍欄和部件上監(jiān)測(cè)暫態(tài)地電壓信號(hào)與超聲波信號(hào)，做參照對(duì)比分析。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)室的背景放電量低于5 pC，非常符合開(kāi)展停電局部放電試驗(yàn)，超聲波背景為－5 dB，暫態(tài)地電壓背景為15 dB。

表3列出了局部放電起始放電電壓和放電量以及檢測(cè)到的對(duì)應(yīng)超聲波局放信號(hào)和暫態(tài)地電壓信號(hào)，其中超聲波和暫態(tài)地電壓信號(hào)是在(8.3)kV的試驗(yàn)電壓下測(cè)量。結(jié)果表明，三相電流互感器均存在局部放電缺陷，B相檢測(cè)到超聲波信號(hào)說(shuō)明絕緣有表面放電現(xiàn)象，C相能同時(shí)在周圍金屬部件上測(cè)到明顯的暫態(tài)地電壓信號(hào)，說(shuō)明該電流互感器還存在絕緣內(nèi)部缺陷。

表3 停電局部放電數(shù)據(jù)

表4為A相電流互感器不同時(shí)刻下的局部放電量，數(shù)據(jù)表明，局部放電量最終穩(wěn)定在4 000 pC以上，最大放電量達(dá)4 338.2 pC，對(duì)應(yīng)的放電圖譜為圖2。

表4 A相電流互感器不同時(shí)刻下的局部放電數(shù)據(jù)

圖2 A相放電圖譜

表5為B相電流互感器不同時(shí)刻下的局部放電量，數(shù)據(jù)表明，局部放電量最終穩(wěn)定在1 000 pC以上，最大放電量達(dá)1 345.3 pC，對(duì)應(yīng)的放電圖譜為圖3。

表5 B相電流互感器不同時(shí)刻下的局部放電數(shù)據(jù)

圖3 B相放電圖譜

表6為C相電流互感器不同時(shí)刻下的局部放電量，數(shù)據(jù)表明，局部放電量最終穩(wěn)定在5 000 pC以上，最大放電量達(dá)6 498 pC，對(duì)應(yīng)的放電圖譜為圖4。

表6 C相電流互感器不同時(shí)刻下的局部放電數(shù)據(jù)

圖4 C相放電圖譜

綜合上述數(shù)據(jù)和圖譜分析結(jié)果表明，三相電流互感器均有明顯的局部放電，放電量嚴(yán)重超過(guò)文獻(xiàn)〔5〕規(guī)定的運(yùn)行中固體絕緣電流互感器100 pC的允許放電水平。

3 結(jié)論

現(xiàn)場(chǎng)檢查電流互感器情況，結(jié)合耐壓診斷試驗(yàn)數(shù)據(jù)和停電局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)，分析3203開(kāi)關(guān)柜超聲波局放數(shù)據(jù)異常的原因如下:

(1)電流互感器內(nèi)腔與鋁排棱角距離過(guò)近，電場(chǎng)過(guò)度畸變，放電由此處開(kāi)始緩慢發(fā)展；

(2)由于鋁排與電流互感器內(nèi)腔過(guò)度接近，運(yùn)行中震動(dòng)磨掉了電流互感器內(nèi)腔部分屏蔽體材料老化，放電加強(qiáng)；

(3)電流互感器制作工藝不良，在局部放電作用和運(yùn)行中震動(dòng)作用下出現(xiàn)了外絕緣老化脫落，進(jìn)一步增加了電流互感器內(nèi)腔與鋁排之間的放電強(qiáng)度，直到帶電檢測(cè)試驗(yàn)檢測(cè)到異常信號(hào)。

4 處理措施及效果

更換該柜內(nèi)電流互感器并用銅排導(dǎo)體替代原來(lái)的鋁排導(dǎo)體，通過(guò)減小導(dǎo)線排面積來(lái)增大導(dǎo)體與電流互感器內(nèi)腔的空氣間隙。

新電流互感器安裝完成后，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)同時(shí)開(kāi)展超聲波和暫態(tài)地電壓測(cè)試，加壓到20 kV無(wú)異常放電信號(hào)。投運(yùn)后1周內(nèi)開(kāi)展帶電檢測(cè)，結(jié)果正常。

〔1〕 Hikita M，Okabe S，Murase H.Cross-equipment Evaluation of Partial discharge Measurement and Diagnosis Techniques in Electric Power Apparatus for Transmission and Distribution〔J〕.IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2008，15 (2):505-518.

〔2〕何肖軍，徐志斌.高壓開(kāi)關(guān)柜絕緣性能檢測(cè)與故障診斷技術(shù)研究 〔J〕.浙江電力，2010，29(5):6-10.

〔3〕 梨治宇，黃忠康，毛文奇，等.開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)分析〔J〕.湖南電力，2013，33(1):15-17.

〔4〕章濤，王俊波，李國(guó)偉.10 kV開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)研究與運(yùn)用 〔J〕.高壓電器，2012，48(10):100-104.

〔5〕中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì).DL/T417—2006電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)則 〔S〕.北京:中國(guó)電力出版社，2006.

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.02.018

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1008-0198(2015)02-0060-03

唐民富 (1984)，男，碩士，工程師，從事變電設(shè)備狀態(tài)檢修工作。

2014-12-31 改回日期:2015-03-09