开关柜局部放电及受潮原因分析

开关柜局部放电及受潮原因分析

摘要：针对某变电站开关柜出现局部放电超标的现象，对开关柜产生局部放

电的原因进行分析，并通过相应措施验证了局部放电产生原因，根据开关室内结

构建立了湿气向开关柜渗透的模型，根据模型分析了开关柜内受潮原因，并提出

了针对潮湿环境下电缆沟的除湿方法。

关键词：开关柜；局部放电；潮湿；除湿方法

一、引言

随着时代的发展，用户对电能质量以及供电可靠性的要求也越来越高，高压

开关柜以其可靠性高、体积小等特点，在电力系统中广泛应用于配网系统，因此

其可靠程度直接关系到供电质量和供电可靠性。高压开关柜在长期运行中，受放电、潮湿、污秽等影响，易造成局部或整体的绝缘劣化，导致其电气绝缘程度下降，甚至最终发生故障，影响供电可靠性，损害用户及电网公司经济利益；研究

高压开关柜局部放电、受潮的原因对提高开关柜设备绝缘性能、提高供电可靠性

都具有重要意义[1-4]。

在高压开关柜的各类绝缘缺陷最终发展为故障之前，都会经过局部放电阶段，因此通过局放检测能够很好的判断开关柜的运行状态和绝缘水平。目前国内对开

关柜局放主要的检测方法为超声波法、暂态地电压（TEV）法和特高频法等，根

据局部放电过程中产生的电磁波、声波、热能等现象，在不同的方法中会产生不

同的测试数据，往往需要经过综合分析才能够判断故障类型[5-8]。

本文基于一起运行中的高压开关柜局放超标的案例，分析了其局部放电超标

的原因以及受潮原因，并给出相应改进方法。

二、开关柜局部放电测试数据及局放原因分析

某110kV变电站10kV室内高压开关柜，型号为XGN2-12，在某次对此站

10kV所有开关柜进行局部放电测试时，检测到局部放电信号异常，测试时天气为

晴天，温度为15℃，开关室湿度为65%，除湿机处于工作状态。

2.1现场测试数据

试验人员所使用的局放测试仪为华乘电气的PDS-T90便携式局部放电检测仪，首先使用便携式局部放电检测仪测量空气及金属背景值，而后对该开关柜前柜中

下部进行TEV检测，由于10kV开关室现场布局原因，室内空间有限，无法对开

关柜后柜和侧柜进行局放测试，TEV测试数据如表1所示。

表1 暂态地电压测试数据

由表1中数据可知，该开关柜间隔TEV测试值与背景值相对值小于20dB，暂

态地电压测试数据正常。

TEV检测后，试验人员对开关柜进行超声检测，检测出开关柜超声信号最大

位置如图1 所示，最大位置为断路器仓中部以及电缆仓处，最大值为34dB，且

频率成分1中数值为1，可确定此开关柜内有局部放电产生。为了能够确定此开

关柜局部放电的放电类型，对其进行超声相位图谱和波形图谱测量，如图3所示，信号脉冲之间间距不相等，且无规律，每周期出现多组脉冲，具有多点放电特征。

图1 超声信号最大点位置图图2 开关柜间隔超声相位图谱/波形图谱

图3 开关柜间隔超声最大点/幅值图谱

2.2局部放电原因分析

结合上次超声波测试数据，上次超声波最大值仅为9dB，确定开关柜内存在局部放电现象后，对柜内放电原因进行查找。当开关柜运行时，可在C相电流互感器表面出现明显的沿面放电痕迹，如图4所示。在柜内可明显发现凝露现象，在开关柜母线侧隔离刀闸分闸静触头处凝结水滴，如图5所示。

图4 电流互感器沿面放电 图5 水滴凝结处

由于开关柜内空气潮湿程度较高，且开关柜中仅有下部装设加热器，当开关柜底部加热器工作时，加热器附近空气温度较高，水汽被加热后上升至开关柜断路器仓上部，遇到温度较低的金属或设备后，冷凝成水滴产生尖端放电或冷凝在带电部位表面发生沿面放电等[9,10]。

开关柜停电进行清扫擦拭后，开关柜恢复正常运行状态时，无明显局部放电发生。

三、开关柜受潮原因及改进措施

3.1开关柜受潮原因分析

此变电站开关室结构及湿气渗入如图6所示，初步分析开关柜内受潮可能由以下原因所致：

1.

电缆孔洞密封不严，电缆沟内湿气渗入：该变电站处于气候潮湿的贵州东南部，电缆沟两侧封堵材料在经过自然磨损或人为磨损后，导致密封不严，开关室外湿气能够进入电缆沟内；由于电缆沟内空气流动量较小，容易在电缆沟中聚集湿气，若开关柜出线电缆与电缆沟联通处封堵不严，未能起到密封作用，就会导致电缆沟中湿气渗透进开关柜内，使开关柜内部空气湿度增加，引发局部放电。

2.

开关室内湿度较高，湿气从柜门等缝隙渗入：该变电站所处位置雨水丰富，气候潮湿，开关室内有换气扇等于外界存在空气流通处，可将外界湿气传入开关室内，开关室内仅有两台落地式除湿机，功率不足以将空气湿度降低至要求值，而金属铠装开关柜也不是绝对密封，所以湿气可从开关柜柜门未密封处渗入开关柜内，导致柜内湿度增高，设备绝缘降低，引发局部放电[]。

开关室中除湿机M1和M2工作时，可有效降低开关室内空气湿度，但并不能直接降低开关柜内空气湿度；当开关柜内空气湿度达到一定值时，便在温度较低的金属或设备表面凝露，而在开关柜外表面却没有凝露现象，经检测发现，电缆沟湿度高于开关室内湿度，与开关柜内湿度接近。

经过现场测试分析，开关柜内受潮主要原因是由于电缆沟中空气流通性差，在潮湿的地区或季节湿度较高，而电缆出线处封堵材料在运行中或检修时逐渐劣化或者移位，导致密封不严，最终电缆沟中湿气从电缆出线处进入开关柜内，导致开关柜内设备绝缘下降或者凝结水珠，引起局部放电。

图6 开关柜湿气渗入图

3.2电缆沟除潮方法

根据开关室内现有的除湿方式，能够在一定程度内降低开关室的空气湿度，

但由于开关柜内与电缆沟中空气流通性差，如空气湿度很高，难以通过开关室的

两台除湿机进行除湿，所以针对此站，在保证现有空气除湿机工作的同时，能够

对电缆沟进行除湿显得尤为重要。

开关室和电缆沟除湿的方法或措施有：重新封堵加强密封、在开关柜内装设

加热器和装设除湿机等，虽然这些方法在降低开关室或开关柜内湿度都有一定作用，但由于电缆沟空气流通不畅，不能够有效的降低电缆沟内湿度；而开关柜在

运行或检修时，特别是检修时，会移动电缆等，造成电缆沟以及开关柜电缆出线

处封堵材料的移位，导致密封不严，潮气反透。

此站地处区域常年湿气聚集，故根据变电站环境以及开关室结构提出以下电

缆沟除湿方法，原理图如图7所示，其中M1、M2为立式除湿机，M3、M4为凝露

除湿机。通过在开关室中加装两台凝露除湿机，通过抽风、送风且冷凝的方式，

加快电缆沟内空气流动，将相对干燥的空气吹入电缆沟，带动电缆沟内空气流动，