开关柜非接触式局部放电检测发现穿墙套管电晕放电

在对某35kV变电站35kV开关柜进行非接触式超声局部放电检测时，发现301开关柜内存在局部放电现象，在301柜后面板缝隙处检测到超声波声音，超声波信号最大幅值为15dB，通过声音识别非常类似电晕放电声音。

对301开关柜进行开盖检查后发现，301开关柜内穿墙套管存在电晕放电痕迹，如图3-46所示。

301开关柜内穿墙套管为不带屏蔽穿墙套管，该类穿墙套管绝缘结构较为简单，如图3-47所示，主要由环氧树脂套、限位挡板、导电排组成。导电排穿过环氧树脂套，起到通流的作用，限位挡板位于环氧树脂套和导电排中间，起到支撑和绝缘的作用。

图3-46 穿墙套管电晕放电痕迹

a）外观图 b）放电痕迹1 c）放电痕迹2

图3-47 不带屏蔽穿墙套管

实际应用过程中，由于不带屏蔽穿墙套管未采取屏蔽措施，故在长期的运行过程中会产生电晕放电，严重的往往导致绝缘故障。为了说明该问题，使用有限元分析方法对不带屏蔽穿墙套管绝缘故障进行分析。

有限元法分析所使用的物理模型为不带屏蔽的CMJ5-40.5型穿墙套管。该穿墙套管的结构如图3-48所示。(www.xing528.com)

对于40.5kV不带屏蔽穿墙套管，主要考察其在三种运行条件下的绝缘性能：①正常运行情况。当穿墙套管正常运行时，承受的电压为相电压，即；②线路发生单相金属性接地情况。当线路发生单相金属性接地时，非接地相穿墙套管承受的电压为线电压，即；③线路发生单相间歇性弧光接地情况。当线路发生间歇性弧光接地时，由于不稳定的间歇性电弧多次不断地熄灭和重燃，在故障相和非故障相上会引起高频振荡过电压，实测表明非故障相的过电压幅值最高可达3.5倍相电压，即。

图3-48 不带屏蔽穿墙套管结构图

图3-49 不带屏蔽穿墙套管电场强度分布图

不带屏蔽穿墙套管有限元分析结果如图3-49和表3-3所示。从图3-49中可以看出，不带屏蔽穿墙套管最大电场强度出现在法兰外表面，该部位为空气与环氧树脂固体绝缘交界面，应对比空气电晕放电电场强度进行分析。从表3-3中最大电场强度数值来看，当线路发生单相间歇性弧光接地时，最大电场强度为5.63kV/mm，大于空气电晕放电电场强度3kV/mm，此时法兰附近会发生严重的电晕放电现象。而当线路发生单相金属性接地时，虽然最大电场强度为2.78kV/mm，略低于空气电晕放电电场强度3kV/mm，但考虑到如空气湿度较大时，空气电晕放电电场强度可能出现明显的降低，故不带屏蔽穿墙套管，当开关柜内湿度较大时，如遇线路发生单相金属性接地，依然可能发生严重的电晕放电现象。而电晕放电的发展，会对环氧树脂固体绝缘带来不可恢复的老化和损伤，日积月累，不带屏蔽穿墙套管最终可能发生击穿。

表3-3 不带屏蔽穿墙套管最大电场强度与电压关系图

综上所述，不带屏蔽穿墙套管存在设计上的缺陷（无屏蔽措施），若线路由于雷击、接地等原因出现过电压而变电站内未采取有效的限制过电压措施（如安装消弧线圈）情况下，穿墙套管在过电压作用下很容易发生电晕放电现象，如过电压倍数不高时，穿墙套管在过电压和开关柜内潮湿凝露环境的共同作用下极易发生电晕放电，而当过电压倍数很高时，穿墙套管则直接发生电晕放电，而电晕放电导致固体绝缘长期受到不可恢复的损伤和老化，并最终导致绝缘故障。