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正在进行安全检测...

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第21卷(2019年第8期电力安全技术10 kV环网柜穿柜套管故障分析王晨1，李阳2，施景垒1，肖雷1(1.国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，江苏南京211100；2.国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北武汉430070FailureAnalysisof10kVAnnularCabinetPenetrationCasingPipeWANGChen1,LIYang2,SHIJinglei1,XIAOLei1(1.ElectricPowerResearchInstituteofStateGridJiangsuElectricPowerCo.,Ltd.,Nanjing211100,JiangsuProvince,China;2.StateGridPowerResearchInstituteWuhanNanruiCo.,Ltd.,Wuhan430070,HubeiProvince,China〔摘要〕介绍一起10kV环网柜内穿柜套管地屏蔽连接不良，导致电位悬浮，长期的局部放电加速套管绝缘劣化，最终发生接地短路故障的案例。通过解体分析了故障原因，并模拟缺陷开展对比试验，提出了相应的解决措施。〔关键词〕10kV环网柜；穿柜套管；悬浮放电；解体分析AimingatacaseofdefectiveshieldingconnectionofcasingpipespenetratingtheannularAbstract:cabinet,whichcauseslong-termpartialdischargeofpotentialsuspensiontoaccelerateinsulationdegradationofcasings,andfinallyresultsinthefault,thisarticlemakesadisassemblyanalysisofthefailurecausesandcomparativemock-upfaulttest,andputsforwardthecorrespondingsolutions.10kVringnetworkcabinet;penetratingcasingpipe;suspendeddischarge;disassemblyanalysisKeywords:中图分类号:TM261文献标识码:A文章编号:1008-6226(201908-0029-030引言10kV环网柜的安全可靠运行是保证电力系统供电可靠性的前提。其具有体积小、操作可靠等优点，在配电网中得到了大量应用，给配电网的运行维护带来了便利和安全保障。但10kV环网柜在运行过程中会出现各类故障，从而降低供电可靠性。以下探讨一起10kV环网柜穿柜套管地电位悬浮引起的故障。带地电位屏蔽的穿柜套管能够将地电位均匀化，使安装板圆孔与穿柜套管外径之间的场强大大降低，解决了局部电场过度集中的问题。地电位屏蔽通过等电位连接线与安装螺母即环网柜外壳相连。如果连接不良，会导致地屏蔽悬浮。仿真结果表明地屏蔽悬浮放电会引起外壳附近环氧绝缘电场畸变，使此处的电场过度集中，远超出空气最大击穿场强，容易出现局放现象。长期运行，使局部环氧材质老化，穿柜套管绝缘性能下降，最终母线与金属柜体放电，导致事故的发生。1故障概述2018-04-23T13:54，220kV某变电站10kV某线路142开关速断保护动作跳闸，重合不成。经巡视，发现10kV某线路1号环网柜SF6气压表指针指在红区范围内，存在异常。102间隔A相出线电缆头有明显损坏痕迹。15:08，接汇报调度后拉开10kV2号环网柜101间隔，部分线路恢复正常供电。24日停电工作更换环网柜。该故障线路为某小区居配项目新出纯电缆线路，线路全长6.09km，输送容量13130kVA。29
电力安全技术第21卷(2019年第8期故障当天，线路最大电流为11.78A，线路电流曲线如图1所示。
2520A15，流电1050-51:005:009:0013:0017:0021:0024:00时间图1线路电流曲线2环网柜故障情况环网柜为220kV某变电站10kV出线线路上第1个分段环网柜。环网柜共由6面柜组成，其中102柜为故障柜，114柜、113柜、112柜为备用柜，111柜、101柜为运行柜，SF6气室为共箱式结构。环网柜外观如图2所示。图3为1号环网柜柜内高压柜外观，画圈标识处为故障柜。图2环网柜外观
图3高压柜外观303检查情况观察环网柜气压表已指红区(无气压，102间隔A相套管炸裂，有4处裂痕，A相、C相的电缆搭接处有明显铜绿(B相有少量铜绿，带电指示器线(屏蔽层连接线被烧毁，电缆室上部柜体有凝露受潮痕迹。发现102柜C相套管表面有多处爬电痕迹。B相带电指示器线固定螺栓严重锈蚀(未见故障相固定螺栓。B，C相套管表面各有1处划痕。拆下102柜A，B，C三相上固定件，在A相与固定件接触位有放电现象2处，怀疑是电弧从此处喷出留下的痕迹。同时固定件靠近带电指示器线(屏蔽层连接线处有明显的受潮锈蚀痕迹。拆下102间隔套管，发现A相套管炸裂，表面烧蚀、碳化痕迹严重。使用内窥镜检查柜内，发现环网柜内A相铜质母排烧熔，对应壳体内侧有烧蚀痕迹。同时发现C相右侧柜体有1处烧穿，怀疑是A相单相接地故障。使得非故障C相对地电压提高，诱发了C相对环网柜壳体放电，烧穿柜体，SF6气体从此处泄露。4试验及解体情况4.1绝缘电阻检测解体前对故障102间隔及111间隔开展绝缘电阻检测，故障间隔绝缘电阻值较低，检测数据如表1所示。表1绝缘电阻检测数据间隔名称相序绝缘电阻A相119kΩ102间隔B相231kΩC相151kΩA相572GΩ111间隔B相453GΩC相430GΩ4.2X光探伤抽取备用相及102柜B，C相套管(共10只，进行X光探伤，未见异常。4.3耐压及局放试验抽取7只开展套管开展耐压局放试验，备用
第21卷(2019年第8期电力安全技术114间隔B相局放值达到17pC，不合格。4.4拉力试验抽取备用114B、备用114C开展抗弯试验，未见异常。4.5耐压局放对比试验由于在检查过程中，发现故障相带电指示器线(屏蔽层连接线有长期受潮痕迹，同时发现部分带电指示器线固定螺栓锈蚀。怀疑带电指示器线(屏蔽层连接线长期受潮腐蚀导致地电位连接不可靠，屏蔽层形成悬浮电位并局部放电。抽取2只同规格套管模拟屏蔽层连接线接地不良，开展局放耐压比对试验，试验数据如表2所示。由试验结果可知，套管在外屏蔽接地不良的工况下，耐压和局放均不合格。表2局放耐压比对试验数据产品编号电压，kV耐压1min息弧电压，kV局放，pC结果A50合格20.8＜3合格B50合格20.8＜3合格A(不接地24响声很大6.713不合格B(不接地23响声很大7.623不合格抽取的2只套管，屏蔽网接地，所有测试合格；屏蔽网测试情况接地不良，电压到6～7kV时，局放20pC左右，电压升到23～24kV，内部噪音很大结论屏蔽网接地不良套管测试不合格4.6套管解体情况102间隔C相套管表面有明显爬电痕迹，痕迹处约有2mm深裂纹，凿开裂纹处，内部环氧完好，该处放电尚未贯穿环氧绝缘。102间隔A相(故障套管表面同样有明显爬电痕迹。同时观察套管屏蔽层炸裂处，发现屏蔽层完全烧毁，缝隙处有白色粉末。该型号套管在穿柜处有一圈地电位外屏蔽层用于改善穿柜处电场分布，通过螺栓与外部地电位相连。凿开开裂处，发现内部有部分乳黄色粉末，铜导体表面有铜绿(不排除为故障后形成。取部分环氧开展玻璃化转变温度，检测结果为102℃，略高于要求值100℃。5故障分析根据检查及试验解体情况，判断220kV某变电站10kV某线路102间隔环网柜故障原因为带电指示器线(屏蔽层连接线长期受潮腐蚀导致地电位连接不可靠，屏蔽层形成悬浮电位并局部放电。长期的局部放电加速套管绝缘劣化，导致