張學芳

（中核蘭州鈾濃縮有限公司，甘肅 蘭州 730065）

×××配電站35kV開關柜內部放電的分析與判斷

張學芳

（中核蘭州鈾濃縮有限公司，甘肅 蘭州 730065）

×××配電站是中核蘭州鈾濃縮有限公司公司的一級35kV配電站，自2006年9月全部投運以來，運行正常。此次通過對35kV開關柜內部放電的分析與判斷，查找放電點，為以后的安全穩(wěn)定運行提供理論分析依據和經驗。

開關柜；放電；擊穿電壓

1 35kV開關柜放電的分析與處理

2007年8月，×××配電站3209開關柜聲音異常，從開關柜盤后能聽到很明顯的呲呲聲，像是空氣游離放電的聲音，時斷時續(xù)，偶爾還有噼噼啪啪擊穿的放電聲。

鑒于此種情況，研究決定停電處理，停電后除發(fā)現35kV電纜終端頭、母線支柱絕緣子、避雷器表面臟污，未發(fā)現放電痕跡，懷疑零序電流互感器二次回路接通不好；隨之將35kV電纜終端頭、母線支柱絕緣子、避雷器表面臟污進行了清理，零序電流互感器二次繞組直接短接，并將上述電氣設備逐個進行高壓絕緣試驗，試驗未發(fā)現異常，試驗數據與上次試驗數據相比也未發(fā)現異常，開關柜空載送電無異常，再次帶載送電后放電聲也未出現。

開關柜運行第二天放電聲再次出現，停電后檢查仍然未發(fā)現異常，第二次恢復送電，仍然有放電聲，但放電聲比較均勻，運行10天后，放電聲有逐漸增大的趨勢，第三次停電檢查，發(fā)現高壓電纜終端頭第三裙有明顯放電痕跡，而且電纜終端頭外絕緣有滲出的油漬，放電點很明確。

對高壓電纜再次進行直流耐壓及泄漏電流試驗，試驗數據仍然無異常，高壓電纜直流耐壓試驗通過，研究后高壓電纜終端頭割掉后重新制作，重新制作電纜終端頭試驗正常，開關柜投入，帶載運行至今，再未出現放電聲音，由此可斷定放電聲來自高壓電纜終端頭。

2 高壓電纜終端頭放電，而高壓電纜直流耐壓試驗卻能通過的原理分析

（1）交聯(lián)聚乙烯電纜結構分析。交聯(lián)聚乙烯絕緣層是采用聚乙烯經過化學交聯(lián)制成的，即在聚乙烯電纜料中混入一定量的交聯(lián)劑，擠包絕緣層后在一定溫度和壓力下進行交聯(lián)反應，使分子結構從直聯(lián)狀轉變成立體網狀結構，從而大大改善了聚乙烯的機械性能和耐熱性能，同時又保持了聚乙烯的優(yōu)良電氣性能。但是在交聯(lián)過程中，介質內部不可避免地會溶解有一定數量的副產品，這些副產品易揮發(fā)，形成雜質、水分和氣隙，且有相對小的絕緣電阻系數，故交聯(lián)聚乙烯電纜在交直流電壓下的電場強度分布與油紙絕緣電纜則有很大的不同。

（2）交聯(lián)聚乙烯電纜介電強度分析。由于交聯(lián)聚乙烯電力電纜的絕緣層是屬整體式絕緣結構而不像油紙絕緣那樣是復合式絕緣結構，εr=2.11，而且一般不受溫度變化的影響，故在交流電壓下，交聯(lián)聚乙烯絕緣不象油紙絕緣那樣，擊穿強度低的油膜要承受較高的電場強度。

在直流電壓下，電場強度仍按絕緣電阻系數成正比分布。雖然交聯(lián)聚乙烯絕緣是整體式，但在交聯(lián)過程中溶解在其內部的副產品（甲烷氣、乙烯苯、聚乙醇等）在絕緣層內部分布是不均勻的，由于這些副產品的絕緣電阻系數比聚乙烯小，從而使交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層內絕緣電阻系數分布不均勻，因此在直流電壓作用下，交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層內的電場分布也不同于理想圓柱體絕緣結構的電場分布，而與材料的不均勻性有關。同樣，交聯(lián)聚乙烯絕緣象一般絕緣材料一樣，其絕緣電阻系數不僅受溫度變化的影響，而且與所加電場強度有密切的關系，一般可用式（1）表示：

式（1）中：ρ0為0℃時絕緣材料的絕緣電阻系數；θ為工作或試驗時的溫度，℃；ρ為θ℃時絕緣材料的絕緣電阻系數；α為溫度系數；b為電場強度系數；E為工作或試驗時的電場強度，kV/mm。

據測定，聚乙烯絕緣的α為0.15/℃，b為0.15kV/mm。

在這里，電場強度的影響不象油紙絕緣那樣忽略不計。一般來說，對交聯(lián)聚乙烯絕緣，式（1）可簡化為

當 E=5.25～21kV/mm，γ=2.1～2.4 時，通過繪制絕緣電阻系數與溫度的關系圖，絕緣電阻系數與電場強度的關系圖可以看出：①在直流電壓下，由于溫度及交聯(lián)聚乙烯電場強度的變化，交聯(lián)聚乙烯絕緣層的絕緣電阻系數也會隨之變化；②由于絕緣電阻系數的表變化，導致交聯(lián)聚乙烯絕緣層各處電場強度分布的改變，也就是說，在同樣厚度下的絕緣層，由于溫度的升高，其擊穿電壓水平隨之下降。

3 結語

通過上述分析可知，電纜線路敷設和安裝后以及在運行的過程中，用什么方法進行耐壓試驗，即可檢出電纜及其附件的缺陷，又不致造成對本身絕緣的損害，確是值得探討的問題。對于交聯(lián)聚乙烯電力電纜采用直流耐壓是不合適的，但對于電壓等級比較低的電纜，由于絕緣層不太厚，上述情況表現的不太嚴重，因而IEC建議參照油紙絕緣電纜制定相應的直流電壓試驗標準。盡管如此，對主要電纜，做頭前后或投入運行前，還是要做交流耐壓試驗，因為受到試驗設備容量的限制，可考慮采用串聯(lián)諧振試驗裝置。

張學芳（1972-），男，甘肅武威人，大學本科，高級工程師，主要研究方向：高壓試驗及電氣工程。