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10kV开关柜放电原因分析及预防措施
 
 
摘要：开关柜是电力系统中的重要设备之一，其放电缺陷可能导致绝缘故障，威胁电网运行的安全。本文介绍了开关柜局部放电的检测技术，并结合一起10kV开关柜放电实例，对其放电的原因及预防措特高频传感器测量放电脉冲所激发的特高频电磁波，这种电磁波的频率高达数GHZ，特高频法检测频段一般在300MHz-3GHz之间。开关柜
一般使用外置式特高频传感器在缝隙或者观察窗的位置进行检测。特高频检测法具有检测灵敏度高、现场抗低频电晕干扰能力强、可实现局部放电源定位、便于识别绝缘缺陷类型等优点，但同时也容易受环境中特高频电磁干扰的影响，因为在特高频检测频率范围内可能存在手机信号、雷达信号、电机碳刷火花等电磁干扰信号，这些干扰信号可能会影响特高频检测的准确性，并且尚未实现缺陷劣化程度的量化描述。


2017年10月11日，采用PDS-T90型局放测试仪对某110kV变电站10kV开关柜进行超声波局放检测，背景噪声超声波周期最大值为-10dB，50Hz相关性和100Hz相关性为0。检测到10kV924开关柜后下电缆室能听到明显的放电声，超声波信号异常。离924开关柜电缆室越远信号幅值越小，呈明显衰减趋势。924开关柜超声波检测连续图谱如图1所示，周期最大值22dB，50Hz相关性较强，100Hz相关性较弱。幅值最大点的位置示意图如图2所示。
图1超声波检测连续图谱
图2超声波检测幅值最大处
然后采用波形和相位模式进行检测，其相应图谱如图3、图4所示。
图3超声波检测波形图谱
图4超声波检测相位图谱

通过对10kV924开关柜及其相邻开关柜进行暂态地电压检测，背景幅值为9dB，暂态地电压测试数据如表1所示，检测结果表明，10kV924开关柜及其相邻开关柜测试数据变化不大，与背景值差值在0-5dB之间，未发现任何地电压异常信号。

本次采用了超声波、暂态地电压、特高频三种检测方法对开关柜进行局部放电检测，因特高频检测法没有检测到明显的特征图谱，故本文中没有列出特高频局放测试图谱。根据超声波和暂态地电压检测结果，初步判断924开关柜后下电缆室存在沿面放电。


对10kV924开关柜进行停电检查，打开后柜门发现B相电缆外绝缘因放电有明显残缺凹陷，并有碳化痕迹，如图5、图6所示。从现场的情况初步判断，出线电缆ABC三相距离太近，电缆表面积尘较厚，且最近天气以阴、雨天为主，开关柜密封不严导致室内湿气进入柜内，并在电缆表面凝结成水珠。在高电压的持续作用下，最终造成电缆表面沿面放电。
图5开关柜电缆室图片
图6有明显放电痕迹的电缆

凝露会对设备绝缘性能造成很大的损害，而开关柜内的温度和湿度对凝露的形成起着决定性作用，正常情况下开关柜内湿度应该控制在30%～60%之间。2～6
月，本地区以阴、雨天气为主，高压室内的湿度超过了80%，老式的开关柜密封效果差，水汽进入开关柜中，在电缆表面凝结成结水珠，引起沿面放电，另外水汽在柜内强电磁场以及电缆尖端放电过程中被电解成氢离子跟氧离子，氧离子在化学反应的作用下与氧气生成臭氧，致使开关柜内的绝缘设备处于臭