劉源

摘 要：以某35 kV高壓柜受潮放電故障為例，組織停電檢查以及絕緣性能試驗(yàn)，辨識(shí)裝置自身及其所在環(huán)境中存在的干擾因素，由此有針對(duì)性地探討絕緣性能發(fā)生下降的具體機(jī)理，再據(jù)此提出相適應(yīng)的治理措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：35 kV高壓柜;受潮放電;建模分析

1??? 開(kāi)關(guān)柜受潮放電的數(shù)據(jù)檢查及分析

1.1??? 帶電測(cè)試結(jié)果

某35 kV開(kāi)關(guān)柜安裝在室內(nèi)，主變經(jīng)穿墻套管進(jìn)柜，后柜出線(xiàn)為電纜出線(xiàn)形式。主接線(xiàn)采用單母分段接線(xiàn)，所配置的兩段母線(xiàn)由母分隔離和母分開(kāi)關(guān)連接，日常運(yùn)行過(guò)程中母分開(kāi)關(guān)呈熱備用狀態(tài)。在該35 kV高壓柜的日常運(yùn)行中，某次帶電測(cè)試時(shí)發(fā)生突發(fā)狀況，結(jié)果顯示局部放電數(shù)據(jù)偏離正常值，該階段開(kāi)關(guān)室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)為溫度12 ℃、濕度70%，空調(diào)正啟用除濕功能，但濕度未得到有效控制。針對(duì)該現(xiàn)象，技術(shù)人員將前、后柜門(mén)以及側(cè)柜門(mén)作為重點(diǎn)考慮對(duì)象，對(duì)此類(lèi)裝置做暫態(tài)地電壓和超聲局部放電檢測(cè)，主要數(shù)據(jù)如表1、表2、表3所示。

表中，幅值反映的是超聲局放數(shù)據(jù)的強(qiáng)度，放電類(lèi)型是頻率成分1、頻率成分2的關(guān)鍵影響因素，尖端放電時(shí)局放信號(hào)有頻率成分1，而在空穴放電或懸浮電位體放電過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)此時(shí)的局放信號(hào)有頻率成分2，在放電信號(hào)強(qiáng)度持續(xù)增加之下其數(shù)據(jù)也有逐步加大的變化趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)表1、表2、表3的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，相比于背景值，暫態(tài)地電壓和超聲檢測(cè)數(shù)據(jù)均有所增大。根據(jù)要求，暫態(tài)地電壓幅值需要在20 dB以?xún)?nèi)，而超聲幅值需在8 dB以?xún)?nèi)，但多個(gè)間隔檢測(cè)數(shù)據(jù)均顯示其超過(guò)該控制區(qū)間，同時(shí)超聲檢測(cè)結(jié)果中含有部分頻率成分1和頻率成分2的數(shù)據(jù)。由此看出該開(kāi)關(guān)柜有局放問(wèn)題，并且最為明顯的是母分開(kāi)關(guān)和母分隔離間隔局部放電情況。

1.2??? 開(kāi)關(guān)柜的停電檢查

針對(duì)前述的帶電測(cè)試結(jié)果，進(jìn)一步將開(kāi)關(guān)柜Ⅰ段母線(xiàn)改為檢修狀態(tài)，在此條件下組織停電檢查。結(jié)果顯示，部分間隔的手車(chē)開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭由于發(fā)生氧化而形成銅綠，還有部分開(kāi)關(guān)套筒內(nèi)靜觸頭存在較明顯的放電痕跡。揭開(kāi)電纜溝蓋板做詳細(xì)的觀察，結(jié)果顯示電纜溝內(nèi)含大量的積水，甚至有部分電纜已處于被水浸泡的狀態(tài)。經(jīng)檢測(cè)，明確電氣設(shè)備的絕緣電阻，實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，存在母線(xiàn)及開(kāi)關(guān)靜觸頭絕緣性能異常的情況，在使用中難以滿(mǎn)足絕緣要求。

較上次試驗(yàn)結(jié)果，此處的絕緣電阻數(shù)值均有大幅度下降的變化。取A、B、C三相母線(xiàn)，圍繞三部分展開(kāi)針對(duì)性的交流耐壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)B相母線(xiàn)在60 kV電壓下母分開(kāi)關(guān)靜觸頭對(duì)地放電，而對(duì)于A、C兩相母線(xiàn)，待開(kāi)關(guān)柜電壓增加至35 kV時(shí)運(yùn)行狀態(tài)異常，伴有較為強(qiáng)烈的異響?？梢园l(fā)現(xiàn)，三相母線(xiàn)并未滿(mǎn)足76 kV電壓條件下的試驗(yàn)要求（即未通過(guò)1 min的耐壓試驗(yàn)），此現(xiàn)象揭示了母線(xiàn)或開(kāi)關(guān)靜觸頭套筒絕緣性能不足的事實(shí)。綜合前述提及的試驗(yàn)分析結(jié)果，認(rèn)為開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部已經(jīng)受潮，設(shè)備所具備的絕緣性能大打折扣，而這正是導(dǎo)致局部放電的關(guān)鍵所在。

2??? 開(kāi)關(guān)柜受潮及絕緣性能下降的主要原因

2.1??? 開(kāi)關(guān)柜受潮的主要原因

（1）開(kāi)關(guān)室內(nèi)濕度較大，大量濕氣發(fā)生滲透，逐步轉(zhuǎn)至開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，提高了該裝置內(nèi)的濕度。變電站所在區(qū)域的氣候具有雨水較多的特點(diǎn)，加劇了開(kāi)關(guān)柜的受潮程度。開(kāi)關(guān)室兩側(cè)墻底部有通風(fēng)口，水汽從濕度較高的區(qū)域向濕度較低的區(qū)域發(fā)生轉(zhuǎn)移，在該流動(dòng)路徑中部分水汽經(jīng)由通風(fēng)口轉(zhuǎn)至室內(nèi)，雖然室內(nèi)配備了兩臺(tái)空調(diào)用于除濕，但運(yùn)行能力有限，除濕效率滯后于濕氣的涌入速度，并不能從根本上降低開(kāi)關(guān)室內(nèi)的濕度[1]。此外，鎧裝開(kāi)關(guān)柜采取非全密封的結(jié)構(gòu)形式，一些部位嚴(yán)密性不足，給濕氣的流動(dòng)提供了通道，部分濕氣經(jīng)由縫隙等細(xì)微處進(jìn)入柜內(nèi)。

（2）電纜孔洞缺乏足夠的密封性，濕氣進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果顯示，開(kāi)關(guān)室周邊土壤存在地表水且該部分的水位較高，而建設(shè)的電纜溝缺乏足夠的防水性能，導(dǎo)致電纜溝內(nèi)積水，隨著該現(xiàn)象持續(xù)發(fā)展，電纜有被積水浸泡的可能。開(kāi)關(guān)柜的局部缺乏嚴(yán)密性（主要指的是進(jìn)出線(xiàn)孔洞處，嚴(yán)密性不足），難以充分發(fā)揮出密封防濕氣的作用，因此開(kāi)關(guān)柜內(nèi)有源自于電纜溝的濕氣。

（3）母分開(kāi)關(guān)保持熱備用狀態(tài)，該處及母分隔離間隔溫度比其他帶負(fù)荷間隔低，濕氣會(huì)在此類(lèi)區(qū)域發(fā)生凝結(jié)，形成大量的水珠，濕度隨之增加。

2.2??? 開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)備絕緣性能下降的主要原因

（1）絕緣材料受潮后導(dǎo)電離子數(shù)量增加，絕緣性能下降，并且在受潮程度加重時(shí)絕緣性能有更明顯的削弱跡象。

（2）開(kāi)關(guān)柜采用環(huán)氧樹(shù)脂絕緣材料，相比于水，其介電常數(shù)較小，各介質(zhì)的場(chǎng)強(qiáng)與介電常數(shù)成反比的關(guān)系（場(chǎng)強(qiáng)的出現(xiàn)主要是由于現(xiàn)場(chǎng)存在交流電場(chǎng)）。絕緣材料受潮后，絕緣件各部分的實(shí)際受潮程度并非完全一致，存在輕度和重度兩個(gè)層次，兩者間的電場(chǎng)在運(yùn)行時(shí)存在分布不均的情況，相比之下重度受潮更容易放電。

3??? 針對(duì)開(kāi)關(guān)柜受潮放電以及絕緣性能下降的治理措施

在探明高壓柜受潮放電的具體原因后提出相應(yīng)的治理措施：

（1）優(yōu)化絕緣材料的性能，具體從絕緣能力和絕緣裕度的提升切入，在此方式下增強(qiáng)材料的憎水性。針對(duì)絕緣件的結(jié)構(gòu)做合理優(yōu)化，盡可能減少傘裙受潮的范圍，由此達(dá)到提高絕緣性能的效果。

（2）在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)適配除濕器，例如加熱器，通過(guò)此類(lèi)裝置的應(yīng)用促進(jìn)濕氣的蒸發(fā)，類(lèi)似地，在開(kāi)關(guān)室內(nèi)配套性能穩(wěn)定可靠的除濕設(shè)備。在除濕配套化工作中重點(diǎn)考慮除濕率ω、滲入柜內(nèi)以及室內(nèi)的濕氣滲入率λ（此項(xiàng)參數(shù)的受擾因素較多，包含室內(nèi)外的濕度差、滲入口的風(fēng)速等），若ω>λ，柜內(nèi)濕度將會(huì)降低。因此，可以根據(jù)此規(guī)律合理調(diào)控，避免柜內(nèi)濕度過(guò)高的情況。

（3）提高電纜溝的防水性能也至關(guān)重要，能避免地表水滲入電纜溝內(nèi)。因此，在前期勘察、設(shè)計(jì)、施工等各階段均要高度重視電纜溝的防水性能，做好設(shè)計(jì)以及施工等相關(guān)工作，確保建成的電纜溝有較高的防水性能，從源頭上減少甚至完全避免滲水，降低電纜溝的濕度，最終達(dá)到避免開(kāi)關(guān)柜內(nèi)濕氣量過(guò)大的效果。調(diào)整開(kāi)關(guān)室的位置也是可行的方法，將其提升至變電站的二樓，根據(jù)開(kāi)關(guān)室與電纜溝之間的位置關(guān)系增設(shè)合適尺寸的電纜夾層，采取此方法可減少電纜溝向開(kāi)關(guān)柜內(nèi)滲入的濕氣量。

（4）針對(duì)開(kāi)關(guān)柜柜門(mén)和電纜孔洞存在間隙的情況，應(yīng)切實(shí)提高其密封性，隔絕濕氣的流動(dòng)渠道，以免柜外濕氣向柜內(nèi)滲入。適配可開(kāi)合窗戶(hù)也是可行的方法，宜將其布設(shè)在開(kāi)關(guān)室通風(fēng)口處，根據(jù)戶(hù)外的濕度對(duì)窗戶(hù)的啟閉狀態(tài)做靈活調(diào)整。例如，戶(hù)外濕度較大時(shí)隨即關(guān)閉窗戶(hù)，隔絕外界濕氣的滲入，避免開(kāi)關(guān)室內(nèi)濕度異常偏高。

經(jīng)過(guò)高壓柜受潮放電的調(diào)查、原因分析、治理措施的制訂與落實(shí)等流程化工作后，最終形成一套相對(duì)完善的治理方案，針對(duì)各存在問(wèn)題的部位采取了處理措施。經(jīng)一年的跟蹤監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)室、開(kāi)關(guān)柜兩處的濕度均得到控制，分別約為50%、48%，無(wú)異常升高的跡象，且開(kāi)關(guān)柜不再出現(xiàn)局部放電問(wèn)題。此外，停電檢查結(jié)果顯示開(kāi)關(guān)柜不再有受潮、老化現(xiàn)象?？傮w來(lái)看，開(kāi)關(guān)室以及開(kāi)關(guān)柜的濕度可控，運(yùn)行安全性較好，效率較高，所采取的治理措施具有可行性。

4??? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文以某35 kV高壓柜受潮放電故障為例，沿著“檢測(cè)及數(shù)據(jù)描述→主要原因分析→治理措施制訂”的思路展開(kāi)分析，介紹了該高壓柜受潮放電的主要異常狀況、原因及針對(duì)既有問(wèn)題的治理措施，希望本文內(nèi)容可以給類(lèi)似工程提供參考。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張建設(shè).35 kV高壓柜受潮放電原因分析及治理[J].機(jī)電信息，2015（15）：67.

收稿日期：2021-07-26

作者簡(jiǎn)介：劉源（1990—），男，河南永城人，工程師，從事高低壓電氣系統(tǒng)試驗(yàn)調(diào)試方面的工作。