一起10kV母线局放缺陷处理分析

朱叶鑫

(广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000)

一起10kV母线局放缺陷处理分析

朱叶鑫

(广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000)

基于对一起在高压试验中出现10kV母线局部放电缺陷的分析及处理，探讨母排对绝缘套管内金属隔板局放的形成原因，并找出此类局放的比较简便的处理方法。为同类缺陷提供日常维护、试验及检修的相关经验。

局放;气隙;缺陷;半导体

1 引言

局部放电的存在并不影响电气设备的短时绝缘强度，但如在不可恢复的绝缘中存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产生的一些不良效应，可以慢慢积累，甚至损坏绝缘，最后导致整个绝缘被击穿，使绝缘寿命降低和影响安全运行。所以在发现局放现象时，必须尽快进行处理，防止缺陷发展而发生事故。

目前，大多数10kV母线桥会通过绝缘套来进行穿墙或者穿过10kV开关柜间挡板，并且在绝缘套管内增加一块隔离板填充套管与母排之间的空隙，同时能起到相邻两柜体隔离的作用。在新投运的设备中，由于绝缘性能及环境因素较好，气隙在投运前的高压试验中并不会出现明显的局放现象。但投运后在运行电压作用下，随着运行时间的增加和绝缘环境的劣化，甚至母排在运行中发热产生的轻微变形，使得气隙间隔发生变化等原因都可能会导致产生局放现象。若不进行处理，当局放发展到一定程度时，将对绝缘件或者导电体产生损伤，甚至酿成事故。

2 发现局部放电

2.1 运行发现缺陷

珠海110kV某变电站，由于设备投运时间较长，运行人员加强日常巡视。在巡视中，发现10kV高压室内出现“吱吱”均匀放电声音。但是在运行设备的背景噪声下，无法判断确切的声源位置。

2.2 寻找局部放电位置

高压试验班组对10kV母线桥进行局放试验时，使用直流高压试验仪器向10kV母排加压，在加压至接近运行电压时出现人耳可听的清晰局部放电声音。此时，使用声测设备在设备间进行数据收集，初步判断局放电位置。检修班组在停电状态下，拆除母排密封板，寻找放电痕迹，查找肉眼可见的如金属电化学腐蚀生锈、烧伤变色等放电后的特征现象，借此找到放电点。最后确定放电点有5个，这些点十分相似，如图1所示(圆圈所示位置)，都是绝缘套管内金属隔板与母排的接近点。图中可见烧伤现象明显，产生了很多的锈屑，并且金属隔板已经严重锈蚀。

图1

3 确定局放处理方法

这种局部放电，其实是因为母排与金属隔板之间，存在一个小间隙。这个间隙在这里工频运行条件下，可以看作一个电容。隔板与母排之间会产生电位差，也因此它们之间的空气间隙会存在电场。又因为母排并非与隔板平行，所以各处的电场强度并非绝对均匀。由于空气间隙绝缘性能较低，在均匀场强中，由电压与场强之间比较简单的关系E=U/d可大致推断，当电压一定时，局放一般发生在空气间隙最小处(即电场强度最大的地方)。［1］

我们可以使用两种方法进行处理:

①增大母排与隔板之间的空气间隙距离，降低电场强度;

②使母排与隔板之间等电位，消除电位差。

对于第①种方法，操作比较困难。因为进行机械加工，耗时长，工作空间狭小，且难以计算所要进行的加工量，不宜现场迅速进行;第②种方法，则需要将母排与隔板进行短接，消除电位差即可。

其实对于第②种方法，我们并不需要母排进行加工安装螺丝加装短接线。

从高压电缆的减少局放的方法可以了解到，在电缆结构上有一层用于改善电场分布的所谓“屏蔽层”。因为电缆的多芯结构，使之与绝缘层之间容易形成空气间隙，而导体表面不可能完全光滑，在毛刺或者不平整的地方，电场并不会均匀分布，可能会在尖端毛刺的地方使电场集中从而产生强电场，导致电缆局部放电。因此，电缆中设置了两个屏蔽层，即内屏蔽层和外屏蔽层。［2］电缆中的内屏蔽层，就是在导体表面加一层半导体软性材料，填充导体与绝缘层之间的气隙，这样半导体与被屏蔽的导体等电位并与绝缘层良好接触，使得电场均匀分布，从而避免在导体与绝缘层之间发生局部放电。而在绝缘表面和护套接触处也可能存在间隙，在绝缘层表面加一层半导体材料，它与被屏蔽的绝缘层有良好接触，又与金属护套等电位，从而避免在绝缘层与护套之间发生局部放电，这一层屏蔽就是所谓的外屏蔽层。

电缆与母排，在局放的发生原因这点上具有一定的相似性，都是由于接触不紧密，产生空气气隙，在一定的外加电压下，形成不均匀电场，在电场强度极大点，由于空气的击穿电压比较低，高电压作用下，容易产生空气间隙绝缘击穿现象而引起局部放电。我们可以进行借鉴尝试，使用半导体材料填充母排与金属隔板之间的间隙，均匀强电场，提高击穿电压，防止局放现象的出现。

4 处理

准备好半导体材料，如半导体泥或者半导体胶带，清洁好母排、金属隔板和绝缘套管中的锈屑和已被腐蚀部分。然后使用小扁平铁棒将母排轻轻的撬起一点，注意不能过于用力损伤母排或绝缘套管。在放电点间隙塞入半导体泥或者垫入折叠好的半导体胶带。最后抽出铁棒，确定母线已压紧半导体泥或者半导体胶带，并且认真检查无肉眼可见缝隙或松动。

继续采用同样方法处理完所有发现的放电点。

5 检验处理效果

高压试验班组对处理完成后的10kV母线进行局放试验，使用直流高压试验仪器向10kV母排加压。在升压至运行电压过程中，设备未出现人耳可听的放电声响。使用声测设备对原来放电部位进行测试也未收集到异常噪声数据。

继续提升电压，最后将试验电压提升至15kV，在使用声测设备收集数据，原局放点依然无异常噪声，其他设备亦均无异常噪声。

至此，判断缺陷消除，未产生新的缺陷。

6 总结

局部放电，一般并不会立即导致故障，所以常常将之称为缺陷。从局放出现到设备损坏，可能要经历几个月甚至几年。本文中的局放缺陷是出现在金属与金属间的气体间隙之中，但是金属与绝缘件之间的局放现象也并不少见。尤其对于运行时间较久的设备而言，局部放电更是常见的缺陷。但是不能放任局放发展，因为局放伴随产生的一系列电化学反应对绝缘件及金属导体的损害是一个不断积累的不可逆过程。更早更快的处理能够有效延长设备使用寿命和提高设备稳定性。

由于电场不均匀产生的间隙放电，利用半导体材料的特性——“高电场下均匀电场，减小电场应力”，采用半导体填充的方法，在空气间隙间塞入半导体泥或者半导体胶带，由于其附着力好，形态可变，可以适应许多场合下的使用要求。不单单对金属与金属之间的放电可以采用这种方法，对于像导电体对绝缘件等等的这类狭小空气间隙引起的局部放电缺陷，在机械加工不方便并且确保填充半导体能够牢靠地固定在间隙之中的时候，也可以借鉴本文中的处理方法进行处理。

［1］ 潘浩，殷庆铎，高文胜．固体绝缘中气隙尺寸对局部放电过程的影响［J］．高电压技术，2008(3)．

［2］ 陈腾彪，邬韬，罗致远，等．一起110kV电缆中间接头故障分析［J］．企业科技与发展，2012(10)．

Analysis and Treatment To Defect of 10kV Busbar Partial Discharge

ZHU Ye-xin
(Zhuhai Power Supply Bureau，Guangdong Power Grid Company，Zhuhai519000，China)

Based of analysis and treatmentof the 10kV busbar in high voltage testof partial discharge defect，discuss the reason of partial discharge between busbar and metal partition on insulating casing，and find outan easy way to solve this kind of partial discharge.Provide experience of the similar defect for routinemaintenance，testing and maintenance.

partial discharge;air gap;defect;semiconductor

TM85

B

1004－289X(2013)05－0095－03

2012－12－02