开关柜局部放电的诊断及分析

开关柜在电力系统中广泛应用，其运行可靠性直接关系到供电质量和可靠程度。然而，开关柜在运行过程中常会出现绝缘受潮、老化及表面脏污等因素，形成局部放电，使得绝缘故障成为了开关柜故障的主要原因之一。因此，及时检测开关柜中的局部放电缺陷，降低开关柜运行中的绝缘缺陷，对于保障电力可靠运行有着重大意义。鉴于此，本文针对某35kV开关柜在检测中发现存在其局放信号的情况，分析检修过程存在的薄弱环节，提出了一种提高开关柜绝缘缺陷诊断能力的方法。

1、开关柜局放检测和定位

在对某35kV开关柜带电检测发现其暂态地电压和超声局部放电数值超标，部分检测数据见表1。

电压局放信号有效值28dB，明显大于背景值，且不符合《电力设备带电检测技术规范》要求的小于20dB的要求；#3电容开关柜超声局放有效值16dB，明显大于背景值，且不符合《电力设备带电检测技术规范》要求的小于8dB的要求。将#3电容开关柜局放量与其它开关柜的进行横向比较，其局放量较其它开关柜的局放量大；将#3电容开关柜局放量与去年检测的数据进行纵向比较，其局放量较去年的数值（-3dB）显著增大。此外，局放信号从#3电容开关间隔向两侧间隔不断衰减。由超声强度幅值定位原理可知，开关柜内的局放信号源位于#3电容开关间隔内。#3电容开关柜存在频率成分1和频率成分2局部放电信号，可以判断#3电容开关柜内可能同时存在悬浮电位放电和放电。受检测技术条件限制，还不能确定局放信号源的具体部位。

2、停电检查及试验

为进一步查找局部放电源的位置，对I段母线的所有间隔进行停电检查。检修人员打开各个间隔柜门进行检查，未能找到明显的放电痕迹，未发现绝缘有受潮迹象，未能找到局放部位。

试验人员对开关柜内设备进行以下电气试验：（1）绝缘电阻试验。对停电间隔的电气设备进行绝缘电阻试验，绝缘电阻阻值均大于3000MΩ，符合状态检修规程要求。（2）外施交流耐压。对35kV手车开关进行耐压试验，未发现有放电现象；对母线进行耐压，从#4电容器开关间隔上端静触头对I段母线进行加压，依次对A、B、C三相母线进行加压至76kV（交接试验电压95kV的80%），随着试验电压的升高，试验现场空气游离的声音越来越大，除此之外，现场试验人员未听到其它异常放电声音，三相母线在耐压过程中均未出现绝缘击穿现象。至此，检修、试验人员均未能找到局部放电位置。

3、检修过程薄弱环节分析

针对上述常规的检修试验方法未能找到局部放电源位置的现象进行分析，存在两种原因：（1）经过刚才检修人员入柜检查后，将可能悬挂的细小异物碰落，或者某些松动部位已接触可靠，导致放电现象消失；（2）局部放电声音较小，淹没在耐压过程中的空气游离声音中，人耳无法分辨出来。检修试验人员的工作经验和水平对检修起着决定性作用，这是平常开关柜绝缘检修的薄弱环节。从绝缘件耐压结论是否合格的评价指标分析这个薄弱环节的产生原因。通常判断耐压试验是否合格的评价指标有三个：（1）绝缘件耐压过程中无击穿；（2）耐压前后绝缘电阻无明显变化；（3）耐压过程中无产生异常放电声音。

4、模拟运行电压局放试验及原因分析

4.1模拟运行电压局放检测和定位

为进一步查找局部放电源位置，避免设备带着绝缘缺陷投入运行，本文采用无局放试验变压器等无局放设备对Ⅰ段母线加压至运行电压，模拟母线运行中的状态，以再次进行超声局部放电检测。再从#4电容器开关间隔上端静触头对Ⅰ段母线进行加压，依次对A、B、C三相母线进行加压，非加压的人员在20kV（运行中的相电压）和35kV（运行中的线电压）各进行非接触式的超声局放检测。为保持足够距离，超过35kV电压时人员不得靠近开关柜。对A相、C相进行试验时，检测到的超声局部放电数值为背景值，无异常；对B相进行试验时，检测到的超声局放信号异常，数值如表2所示。

由表2可知，B相在加压至20kV和35kV时，#3电容器开关超声局放信号分别为13dB和18dB，数值超标。

再次打开#3电容器开关柜后柜门进行检查，凭借手电筒的灯光发现B相母线与绝缘套筒连接的一个等电位环存在锈蚀现象。由于等电位环锈蚀部位正好是与绝缘套筒金属壁连接处，不易被发现。更换等电位环后，再次采用无局放变压器对B相母线进行加压试验，在20kV和35kV电压下，#3电容器开关间隔的超声局放信号消失，其它间隔超声局放检测也均数据正常。因此，表明该等电位环为运行中的局部放电信号源。再次对母线进行76kV交流耐压，耐压合格。

4.2局部放电原因分析

由于等电位环锈蚀，锈蚀部位表面粗糙，导致运行中产生放电；此外，等电位环锈蚀部位正好是与母线绝缘套筒金属壁连接部位，导致等电位环与绝缘套筒金属壁两者之间接触不良，存在虚接，运行中产生悬浮电位放电。

由于等电位环与母线绝缘套筒金属壁通过锈蚀部位连接，两者未完全断开，因此在耐压的过程中放电声音不大，现场试验人员未能听到明显的异常声响，未能凭人耳准确分辨空气的游离声音和该等电位环处的放电声音。

5、结语

总而言之，开关柜属密封式设备，其运行状况存在问题不能直观地发现，这就需要监测手段来分析判断，以及时发现缺陷并准确定位，并及时排除故障，保证开关柜处于良好的运行状态。在本研究中，通过对停电的开关柜开展模拟运行电压下的局部放电检测，发现等电位环的锈蚀，与母线绝缘套筒金属壁连接不可靠，是局部放电的产生原因。实践表明：该方法有助于开关柜绝缘缺陷的诊断和定位，提高了对绝缘缺陷部位的查找定位能力、以及开关柜绝缘缺陷的检修质量。