(国网西安供电公司 陕西西安 710032)
摘要：开关柜是以断路器为主的成套电气设备，其主要用于电网系统中的发电、输电、配电以及电能的转换等。它主要是由断路器（高压开关）、控制、测量、保护装置、母线、外壳和支持件等组成。开关柜的故障类型一般可分为五类分别为：拒动/误动故障、绝缘故障、开断与关合故障、载流故障、外力及其他故障。国网西安供电公司对西安电网在运40.5kV以下开关设备的故障类型进行了统计分析，其中，绝缘与载流性故障占所有故障类型的30%~53%，而这两种故障均与局部放电现象密切相关，都可以通过局部放电检测技术检测出来。因此，对开关柜进行局部放电带电检测可及时发现开关柜存在的绝缘、过热等潜在缺陷，有效减少开关柜内设备发生故障的概率。
关键词：35kV开关柜；局放检测；异常；处理
1原理分析
对35kV开关柜产生局部放电的进行放检技术性的检测，是我们在开展具体实践的过程中需要注意的问题。同时它也是制定健全异常处理技术方案的关键性因素。因此，在开展工作的过程中我们应当对检测方面的技术进行深入的研究和分析。
1.1超声波检测技术
局部放电会产生一定的声波辐射，这种声波存在于声谱范围内。由于人的听力能力各异因而利用听力来感知放电也是可行有效的。当然使用仪器能够更好地避免人为听觉存在的误差，并且能够准确的检测出声谱中的超声波。由于仪器的灵敏度更高因此检测结果并不受人的影响，如果出现工作声频以上的频率那么检测则更具有方向性。在不断的检测过程中，最灵敏的检测方式就是使用超过40KHz的超声波麦克风。当电磁波与麦克风之间存在空气介质，则可以清楚地检测到开关柜局部放电的活动情况。我们以某变电站35kV开关柜为例，运维人员巡视变电站的过程中发现35kV的3501开关柜出现异响。因而检测人员利用超声波对其进行了检测，通过仪器我们能够听到设备传出的电力声响。通过对数据的分析我们得出，3501开关柜的数据测试值明显高于其正常值。因此我们可以依据超声波信号强度的规律来确定开关柜出现异常的位置。
1.2局部放电接地电压检测技术原理分析
35kV开关柜产生局部放电的活动主要出现在开关柜的绝缘层时，它会产生一定范围的电磁波，而这种电磁波都是通过设备结构上的技术外壳开孔泄漏到设备外部的。这些开孔主要是设备外壳或者是设备密封圈以及一些绝缘部件的间隙。因而当电磁波疏散到开关柜之外时，它会与设备接地的金属外壳产生一定的暂态电压。这种电压非常微弱，一般在几毫伏或是几伏之内，所以时间范围小，且会有非常微弱的上升空间。因此，可以利用检测开关柜外部的放电外泄电流，来检测设备局部的放电的情况。
2开关柜设备局部放电缺陷概述
高压开关柜受设计、制造、安装和运行维护方面不同程度的影响，由于污秽、绝缘薄弱、固定元件松动、局部场强集中、受潮等原因常引发事故。主要表现为外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，绝缘件闪络、击穿等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆开关柜绝缘事故原因分析主要有以下方面：
（1）绝缘距离不足：爬距和空气间隙不足是开关柜发生绝缘损坏事故的根本原因。例如一些厂家的手车柜，为了缩短柜体尺寸，大幅度减小柜内带电部分的相间或对地距离，而保证绝缘强度的措施却不能达到要求。
（2）制造工艺不良、安装质量差：制造工艺及安装质量对开关柜整体绝缘水平有很大的影响。例如局部金属件的尖端处理不良，造成局部场强集中；柜内设备间距不符合设计要求，螺丝等紧固件松动等。
（3）运行环境条件的影响：开关柜运行的环境条件不理想是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因。发生污闪的主要条件是：“污”和“湿”。对于室内开关柜设备，污的影响相对较小，但一些地区或一些变电站所处的地理位置特殊，空气湿度较高，如不采取及时有效的除湿手段，开关柜内绝缘件表面水汽凝结会导致爬电和闪络。
局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电，这些微弱的放电产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化、缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。局部放电对绝缘的破坏作用是一个缓慢发展的过程，但后期发展速度快，对运行中的高压电气设备是一种潜在威胁。
3某110kV变电站35kV开关柜局部放电检测数据异常分析
2016年7月6日电气试验人员对某110kV变电站35kV高压室所有开关柜进行了暂态地电压、超声波局部放电检测。根据现场开关柜实际结构选择前中、前下、后上、后下4个测试点首先进行暂态地电压测试。
开关柜暂态地电压测试数据在23dB～46dB范围内波动，由图1可看明显出I段电压互感器开关柜后上、后下部位暂态地电压数值明显高于同排其他开关柜。由于开关室环境背景值为21dB，通过计算各开关柜暂态地电压测试数值与环境背景值得差值，发现I段电压互感器后上、后下部位测试值与环境背景值的差值大于20dB，超过规定值，因此需要结合超声波等检测手段查找该开关柜暂态地电压值偏高的原因。在对高压室所有开关柜进行超声波检测时，发现35kVI段电压互感器开关柜后部缝隙处能监听到放电声音（其他开关柜均无放电声音），超声波信号异常。为了寻找异常信号最强处，对该开关柜进行多点定位检测，发现在开关柜柜体后中下位置的通风孔处超声波信号幅值最大，放电声音最为强烈，该开关柜后中部位置通风口处超声波信号周期最大值为26dB，频率成分2＞频率成分1，1个工频周期有2簇脉冲信号，放电脉冲波形稳定。将暂态地电压和超声波2种测试模式下的数据结合，综合分析可确定该开关柜后中下部存在严重放电现象。由于暂态地电压检测对悬浮放电模型、电晕放电模型、绝缘子内部放电模型敏感，对表面放电模型不敏感。超声波检测对沿面放电模型、绝缘子表面放电模型、悬浮放电模型、电晕放电模型敏感，对内部放电模型不敏感。因此可初步判断该开关柜放电类型为悬浮放电或者电晕放电。为了更加准确地分析局部放电信号的类型，使用示波器对局部放电信号进行了展开分析，可以观察到1个工频周期（20ms）出现一大一小2簇放电脉冲，正负半周2簇放电脉冲信号不完全对称，每簇放电脉冲幅值大小不一，大脉冲相位分布宽度较宽，小脉冲相位分布宽度较窄。当每簇脉冲展开到200ns，可以观察到1簇放电脉冲当中的每个放电脉冲基本等间距分布，结合典型放电特征与实际经验综合判断该放电类型为金属表面的电晕放电。
结论
对开关柜设备进行局放检测时，要对设备的多个点进行全面检测并对检测结果进行对比分析，查找设备可能存在的问题。对高压室进行局放检测时，有必要在电缆沟中对开关柜底部进行局放检测，以便提前发现开关柜电缆终端放电问题，有效防止电缆头爆裂。在湿度较大的天气，应及时打开开关柜加热器，防止电缆沟的潮气入侵开关柜，造成开关柜内凝露、绝缘隔板及套管受潮，导致开关柜放电。在技术水平较低的现状下，精心巡视能起到及早发现隐患、消除隐患、防止事故发生和扩大的重要作用。
参考文献：
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[2]黄天生.35kV开关柜局放检测异常分析及处理[J].民营科技，2015，(05):34.
[3]张雄清，刘黎，金海龙.35kV开关柜局放检测异常分析及处理[J].电气技术，2013，(06):58-60.
论文作者:张满
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/10
标签：开关柜论文; 局部论文; 超声波论文; 脉冲论文; 电压论文; 设备论文; 故障论文; 《电力设备》2017年第35期论文;