一起35kV开关柜沿面放电缺陷分析

周迅 钱昊 魏泽民

摘 要：近年来，电网建设发展迅猛，电力企业的供电可靠性也随之提高，很少出现停电、限电的情况。其中，配电网作为直接连接电力用户的供电系统，在提高供电可靠性方面同样功不可没。本文简要介绍了配电网中最重要的电力设备——开关柜的局部放电带电检测方法，分析了一起35 kV开关柜沿面放电缺陷的产生原因和处置过程，并且最终送电后，缺陷消除，一切正常，从而成功避免了事故的发生，提高了供电可靠性。

关键词：开关柜;带电检测;沿面放电

中图分类号：TM591 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）18-0032-03

Abstract： In recent years， the construction of power grids has developed rapidly， and the reliability of power supply of electric power companies has also improved， and power outages and curtailments have rarely occurred. Among them， the distribution network， as a power supply system that directly connects power users， also plays an important role in improving the reliability of power supply. This paper briefly introduced the most important power equipment in the distribution network-the partial discharge detection method of the switchgear， analyzed the cause and disposal process of a 35 kV switchgear surface discharge defect， and after the final power was transmitted， the defect was eliminated and everything is normal. Thus， accidents have been successfully avoided and the reliability of power supply has been improved.

Keywords： switch cabinet;live detection;creeping discharge

1 開关柜带电检测

为了提高供电可靠性，减少设备停电的时间，带电检测电力设备的方法应运而生。带电检测，顾名思义就是在电力设备运行状态下，对其状态进行评估，判断其健康状况，并给出合理的处理措施[1]。其中，开关柜带电检测的方法主要有红外测温法、暂态地电压法（Transient Earth Voltage，TEV）、超声波检测法（Acoustic Emission，AE）和特高频检测法（Ultra High Frequency，UHF）等[2]。

当运行的开关柜内部出现故障，产生局部放电时，通常伴随着声、磁、热效应。不同的开关柜带电检测方法是通过检测不同的伴随效应来判断内部是否发生故障的。红外测温法是通过红外热成像的方法，检测开关柜的柜面温度是否存在异常、是否高于同条件的正常运行开关柜，从而来判断是否存在内部故障[3]。通常情况下，如果柜内发生局部放电，产生的热量传递到柜体表面引起温度变化时，故障已然相当严重了。暂态地电压法是通过专用的传感器检测局部放电时产生在柜体表面的地电波，从而判断开关柜内部是否发生故障。超声波检测法则是通过检测局部放电时产生的机械声波进行开关柜内部故障判断的[4]。特高频检测法通过特高频传感器检测开关柜内部发生局部放电时产生的特高频电磁波，以判断是否发生内部故障[5]。

2 开关柜带电检测流程

2.1 仪器准备

采用上海华乘科技公司PDS-T90仪器开展带电检测。

仪器检查：检查各配件是否齐全（包括主机、信号调理器、特高频传感器、超声波传感器、耳机、传输线等），以及主机开机电量是否充足。

仪器工况检查：检查主机和信号调理器的连接是否正常，主机各功能是否正常，界面切换是否正常。

仪器自检：主机各功能正常后，对仪器进行自检，待自检正常后，进入对应的检测模式。

背景噪声检测：在进行背景噪声检测之前，要排除干扰源，例如，关闭风机、关闭水银灯、避免现场人员走动等。待干扰源排除之后，手持传感器，背对开关柜，间隔0.5 m左右，测量环境背景噪声，并保存图谱。

2.2 开始检测

准备工作完成后，开始对待测设备进行检测。采用非接触式超声波传感器进行检测，选取开关柜的柜门缝隙处、散热口处和观察窗缝隙处等位置进行检测。检测点要分布在开关柜前柜门中部和下部，后柜门的上部、中部和下部等。对于两端的开关柜，还需要测量侧面的散热孔位置。如果检测到明显大于背景噪声的异常信号，可以向四周移动传感器，寻找信号幅值最大的点。此外，通过调节增益等级和降噪等级等参数，使异常信号最大点的相位图和波形图能清晰完整地显示，保存信号最大点处相应的幅值图谱、相位图谱和波形图谱。开关柜带电检测流程如图1所示。

2.3 异常分析流程

将检测到的异常信号、背景噪声信号与相同条件开关柜的相同位置处信号进行对比，有条件的还需要与检测开关柜的历史数据进行对比。判断信号是来自于设备内部，并且异于其他正常运行设备。

根据检测和保存的相应图谱，分析异常信号的频率成分、波形图等信息，对照四种局部放电信号（电晕放电、悬浮放电、沿面放电、气隙放电）对应的典型图谱，初步判断信号的放电类型[6]。

将所保存的信号图谱从仪器导出，生成报告，按照所处开关柜的设备编号进行命名（例如，10 kV某开关柜后柜、左上），并对信号进行异常分析，完成分析报告，如图2所示。

3 某35 kV开关柜沿面放电缺陷分析

2021年3月27日，对某110 kV变电站内35 kV开关柜进行超声波检测，在3574麻鹿开关柜发现异常信号。利用超声波检测，在开关柜后右侧下部散热孔处检测到最大值，根据图谱判断此处柜内存在沿面放电现象，最大幅值约27 dB;特高频检测未发现异常信号，判断信号来自A相电缆附近。因测值大于15 dB，建議尽快停电进行检查处理，消除安全隐患。

3.1 超声波检测

超声波检测结果如图3所示。

从图3可知，超声波图谱具有局部放电特征，放电信号在正负半周均会出现，并且波形较宽，具有一定的对称性。根据波形图谱和相位图谱判断放电类型为沿面放电，最大幅值约27 dB。图4为超声波检测到异常信号的设备位置，后柜右下部位。

3.2 特高频检测

特高频PRPS&PRPD图谱见图5。从图5可知，3574麻鹿开关柜特高频无相位相关性，杂散分布，幅值较小，特高频检测无异常。

综合以上数据分析：开关柜内部存在沿面放电，局放源定位于开关柜电缆仓内A相附近。

2021年4月29日，××市供电公司对35 kV 3574麻鹿开关柜进行停电检修，在柜后下部电缆仓内A、B、C三相电缆与柜内一角钢接触位置均发现有很明显的放电痕迹，现场照片如图6所示。

现场将三相电缆的出线部分喷涂绝缘材料做强化绝缘，并使用绝缘热缩套对电缆进一步做绝缘保护。恢复送电后再次进行超声波检测，结果显示无异常，放电现象消失。

4 结语

本文简单介绍了开关柜带电检测的技术手段和异常诊断、分析流程，并利用超声波带电检测方法发现一起35 kV开关柜沿面放电缺陷，最终停电拆解后验证判断正确，成功避免了一起开关柜事故发生，提高了电网运行的安全性和可靠性，降低了用户停电的风险。

参考文献：

[1]倪鹤立，姚维强.电力设备局部放电技术标准现状述评[J].高压电器，2021（6）：16.

[2]朱太云，陈忠，胡迪，等.GIS带电检测机器人用超声局放检测仪研制[J].电工技术，2021（6）：5-6.

[3]沈淑尔.10 kV配网开关柜局部放电带电检测运用研究[J].电子世界，2021（5），17-18.

[4]李楠，沈南，王文妹，等.电缆局部放电带电检测技术应用分析[J].河北电力技术，2021（1）：39-41.

[5]王波，陈云飞，刘军宇.带电检测技术在电缆设备缺陷发现中的应用[J].山东电力技术，2020（12）：57-60.

[6]侯瑞，杨学宝.开关柜内电缆绝缘表面沿面局部放电带电检测[J].江西电力，2020（12）：20-22.