摘要：開關柜的安全可靠運行直接影響變電站的供電可靠性，對開關柜局部放電的診斷分析顯得尤為重要。本文以某35kV開關柜為例，分析開關柜局部放電信號產生的原因，通過停電檢查、分析檢修存在的薄弱環節、以及對開關柜開展模擬運行電壓下的局部放電檢測，最終查找出局部放電信號源的具體位置。
關鍵詞：開關柜；局部放電；檢修；分析
開關柜在電力系統中廣泛應用，其運行可靠性直接關系到供電質量和可靠程度。然而，開關柜在運行過程中常會出現絕緣受潮、老化及表面臟污等因素，形成局部放電，使得絕緣故障成為了開關柜故障的主要原因之一。因此，及時檢測開關柜中的局部放電缺陷，降低開關柜運行中的絕緣缺陷，對于保障電力可靠安全運行有著重大意義。鑒于此，本文針對某35kV開關柜在檢測中發現存在其局放信號的情況，分析檢修過程存在的薄弱環節，提出了一種提高開關柜絕緣缺陷診斷能力的方法。
1.開關柜局放檢測和定位
在對某35kV開關柜帶電檢測發現其暫態地電壓和超聲局部放電數值超標，部分檢測數據見表1。
電壓局放信號有效值28dB，明顯大于背景值，且不符合《電力設備帶電檢測技術規范》要求的小于20dB的要求；#3電容開關柜超聲局放有效值16dB，明顯大于背景值，且不符合《電力設備帶電檢測技術規范》要求的小于8dB的要求。將#3電容開關柜局放量與其它開關柜的進行橫向比較，其局放量較其它開關柜的局放量大；將#3電容開關柜局放量與去年檢測的數據進行縱向比較，其局放量較去年的數值（-3dB）顯著增大。此外，局放信號從#3電容開關間隔向兩側間隔不斷衰減。由超聲強度幅值定位原理可知，開關柜內的局放信號源位于#3電容開關間隔內。#3電容開關柜存在頻率成分1和頻率成分2局部放電信號，可以判斷#3電容開關柜內可能同時存在懸浮電位放電和尖端放電。受檢測技術條件限制，還不能確定局放信號源的具體部位。
2.停電檢查及試驗
為進一步查找局部放電源的位置，對I段母線的所有間隔進行停電檢查。檢修人員打開各個間隔柜門進行檢查，未能找到明顯的放電痕跡，未發現絕緣有受潮跡象，未能找到局放部位。
試驗人員對開關柜內設備進行以下電氣試驗：（1）絕緣電阻試驗。對停電間隔的電氣設備進行絕緣電阻試驗，絕緣電阻阻值均大于3000MΩ，符合狀態檢修規程要求。（2）外施交流耐壓。對35kV手車開關進行耐壓試驗，未發現有放電現象；對母線進行耐壓，從#4電容器開關間隔上端靜觸頭對I段母線進行加壓，依次對A、B、C三相母線進行加壓至76kV（交接試驗電壓95kV的80%），隨著試驗電壓的升高，試驗現場空氣游離的聲音越來越大，除此之外，現場試驗人員未聽到其它異常放電聲音，三相母線在耐壓過程中均未出現絕緣擊穿現象。至此，檢修、試驗人員均未能找到局部放電位置。
3.檢修過程薄弱環節分析
針對上述常規的檢修試驗方法未能找到局部放電源位置的現象進行分析，存在兩種原因：（1）經過剛才檢修人員入柜檢查后，將可能懸掛的細小異物碰落，或者某些松動部位已接觸可靠，導致放電現象消失；（2）局部放電聲音較小，淹沒在耐壓過程中的空氣游離聲音中，人耳無法分辨出來。檢修試驗人員的工作經驗和水平對檢修起著決定性作用，這是平常開關柜絕緣檢修的薄弱環節。從絕緣件耐壓結論是否合格的評價指標分析這個薄弱環節的產生原因。通常判斷耐壓試驗是否合格的評價指標有三個：（1）絕緣件耐壓過程中無擊穿；（2）耐壓前后絕緣電阻無明顯變化；（3）耐壓過程中無產生異常放電聲音。對于第一個評價指標，耐壓過程中可以通過加壓控制設備有無過流保護動作和人眼觀察絕緣件有無放電擊穿進行直觀判斷。對于第二個評價指標，耐壓前后進行絕緣電阻試驗可以得出具體的絕緣電阻數值，可以較為直觀地進行判斷。對于第三個評價指標，由于耐壓過程中伴隨著被試設備和高壓引線等在高壓下均會使附近空氣游離產生放電聲，因此需要憑試驗人員的工作經驗和水平來區分局部放電聲和空氣游離聲音，存在薄弱點。
4.模擬運行電壓局放試驗及原因分析
4.1模擬運行電壓局放檢測和定位
為進一步查找局部放電源位置，避免設備帶著絕緣缺陷投入運行，本文采用無局放試驗變壓器等無局放設備對Ⅰ段母線加壓至運行電壓，模擬母線運行中的狀態，以再次進行超聲局部放電檢測。為保障試驗人員安全，將開關柜后柜門封閉。再從#4電容器開關間隔上端靜觸頭對Ⅰ段母線進行加壓，依次對A、B、C三相母線進行加壓，非加壓的人員在20kV（運行中的相電壓）和35kV（運行中的線電壓）各進行非接觸式的超聲局放檢測。為保持足夠安全距離，超過35kV電壓時人員不得靠近開關柜。對A相、C相進行試驗時，檢測到的超聲局部放電數值為背景值，無異常；對B相進行試驗時，檢測到的超聲局放信號異常，數值如表2所示。
由表2可知，B相在加壓至20kV和35kV時，#3電容器開關超聲局放信號分別為13dB和18dB，數值超標。
再次打開#3電容器開關柜后柜門進行檢查，憑借手電筒的燈光發現B相母線與絕緣套筒連接的一個等電位環存在銹蝕現象。由于等電位環銹蝕部位正好是與絕緣套筒金屬壁連接處，不易被發現。更換等電位環后，再次采用無局放變壓器對B相母線進行加壓試驗，在20kV和35kV電壓下，#3電容器開關間隔的超聲局放信號消失，其它間隔超聲局放檢測也均數據正常。因此，表明該等電位環為運行中的局部放電信號源。再次對母線進行76kV交流耐壓，耐壓合格。
4.2局部放電原因分析
由于等電位環銹蝕，銹蝕部位表面粗糙，導致運行中產生尖端放電；此外，等電位環銹蝕部位正好是與母線絕緣套筒金屬壁連接部位，導致等電位環與絕緣套筒金屬壁兩者之間接觸不良，存在虛接，運行中產生懸浮電位放電。
由于等電位環與母線絕緣套筒金屬壁通過銹蝕部位連接，兩者未完全斷開，因此在耐壓的過程中放電聲音不大，現場試驗人員未能聽到明顯的異常聲響，未能憑人耳準確分辨空氣的游離聲音和該等電位環處的放電聲音。
5.結語
總而言之，開關柜屬密封式設備，其運行狀況存在問題不能直觀地發現，這就需要監測手段來分析判斷，以及時發現缺陷并準確定位，并及時排除故障，保證開關柜處于良好的運行狀態。在本研究中，通過對停電的開關柜開展模擬運行電壓下的局部放電檢測，最終發現等電位環的銹蝕，與母線絕緣套筒金屬壁連接不可靠，是局部放電的產生原因。實踐表明：該方法有助于開關柜絕緣缺陷的診斷和定位，提高了對絕緣缺陷部位的查找定位能力、以及開關柜絕緣缺陷的檢修質量。
