开闭所高压带电传感器故障原因分析及处理方法探讨

2012-07-25覃宗涛张敏

电气开关 2012年5期

覃宗涛，张敏

(广西电网公司桂林供电局，广西桂林 541000)

1 引言

对于无法直接验电的全绝缘全密封型开闭所，带电显示器及其相应的五防闭锁功能是防止误操作的重要手段，如防止带电合地刀，防止误开柜门等;而高压带电传感器故障时无电压输出，造成电缆已不带电的假象，使带电显示及其对应的五防功能失效，给电网稳定和人身安全极大的隐患。由于传感器位于电缆室内，运行条件恶劣，受凝露，腐蚀，甚至灰尘影响较大，易发生故障且不方便处理;在长年维持高湿度天气的桂林，曾发生过某类型开闭所入网运行不到半年，10台户外开闭所50个间隔带电显示器三相近乎全部失效的事件。据统计，桂林市区仅2010年发生带电显示器缺陷200多次，其中传感器问题达到40个间隔，占总故障率的近1/5，且具有干燥时恢复正常，而潮湿时反复发生的特点，下面将对传感器故障的原因进行分析和讨论并提出相应的解决办法。

2 常见开闭所带电显示器结构

目前开闭所所用带电显示器传感器以电容感应式为主，通过电容实现对高电压的抽取，其原理如图1所示。其中C1为芯棒式感应电容，采用环氧树脂浇筑于开闭所电缆室进线套管内部，R1为出线端子对地绝缘电阻，R2为带电显示器相对地电阻值。

3 传感器故障原因分析

通过使用500VMΩ表测量10台故障开闭所50个故障间隔的C1、R1以及Rs2进行测量，发生明显变化的是传感器出线端子对地绝缘电阻，测量数据如表1。

表1 传感器故障间隔出线端子对地绝缘电阻

由表1数据可见，10台故障开闭所中，绝缘电阻最大的仅为1.5MΩ。

下面将详细分析R1值变化对显示器的影响，对图1进行等效变换，如图2所示。

根据电路原理，流过R2即显示器的电流为:

当R1变化时对流过R2电流的影响:当R1由0趋向于∞时，根据式(1)可得:

C1浇筑于套管内部，受外界环境影响很小，C1≈常量，经实际测量平均值为10pF(不同厂家有所不同);U为系统对地电压，对于10kV系统，可取U=5773V;本文仅讨论传感器故障，故假设显示器本身良好，可将R2假设为常数，以本局采用的GSN2型带电指示器为例，通过实际测量，R2≈1.5MΩ，正常情况下采用20μA等级分流插件，其检测最低灵敏度15μA，以C1=10pF，R2=1.5MΩ代入式(1)，则有R1最低值为:

根据R1的计算结果以及表1的测量结果比较分析可见，10台故障开闭所传感器端子对地绝缘电阻值均不满足R1值最低要求。造成传感器故障的原因并非传感器本身故障，而是传感器出线端子对地绝缘电阻R1阻值的减小，造成对流过显示器电流的严重分流。

4 传感器故障处理方法

首先来分析造成R1值降低的机理。造成R1值降低的原因很多，既包含传感器出线端子本身对地绝缘不足，也包括部分出线端子至显示器连接所用屏蔽线端部密封不严，受潮后造成线芯对屏蔽层短路，电缆室凝露情况下，部分产品端子离底座距离很近且容易积水，而腐蚀金属底座和端子螺栓，水溶液离子浓度增加，且串联的水珠形成电流通道，进一步增加R1的分流作用。

对于传感器输出电压，空气绝缘可视为无穷大，端子部位泄漏电流主要流经套管表面至金属底座，如图4所示。则阻断和延长泄漏路径即增加爬电距离成为减少泄漏电流主要方法。

本文提供一种简单的处理方法供参考，通过制作了空圆柱型树脂套管，如图5所示。在套管内部充满具有良好憎水性能的绝缘油脂，并固定在传感器端子上，如图6所示。在充满油脂的地方，可有效阻止水分渗入套管内部而形成一个小范围干燥高阻区域，此区域起到有效阻断表面泄漏电流的作用，泄漏电流只能沿着A-B-C-D路径，起到了增加爬电距离的作用。

对改造后的端子，在人为泼水后实际测量对地绝缘电阻值，均大于200MΩ，实际运行表明，该方法简单可靠。

对连接至显示器所用屏蔽线造成的R1值降低，可通过将连线从显示器和传感器端子上拆除后测量E端对其他相线线芯绝缘电阻进行判断，其解决办法无异于增加屏蔽线端部的密封性，甚至更换新线来解决。

5 结束语

本文对传感器常见故障进行了原因分析，并提出了一个简单的解决思路，但对端子进行后期改造仅仅是亡羊补牢的措施，为了杜绝类似问题的发生其根本解决办法还是在采购时充分考虑到凝露情况下爬电距离的要求，提出相应的技术规范，对端子对地爬电距离做出更高要求，在端子靠近底座方向增加如图7所示。或者端子处使用小套管方式，如图8所示。并改变传感器表面形状，削弱其积水能力。