张学芳

（中核兰州铀浓缩有限公司，甘肃 兰州 730065）

×××配电站35kV开关柜内部放电的分析与判断

张学芳

（中核兰州铀浓缩有限公司，甘肃 兰州 730065）

×××配电站是中核兰州铀浓缩有限公司公司的一级35kV配电站，自2006年9月全部投运以来，运行正常。此次通过对35kV开关柜内部放电的分析与判断，查找放电点，为以后的安全稳定运行提供理论分析依据和经验。

开关柜；放电；击穿电压

1 35kV开关柜放电的分析与处理

2007年8月，×××配电站3209开关柜声音异常，从开关柜盘后能听到很明显的呲呲声，像是空气游离放电的声音，时断时续，偶尔还有噼噼啪啪击穿的放电声。

鉴于此种情况，研究决定停电处理，停电后除发现35kV电缆终端头、母线支柱绝缘子、避雷器表面脏污，未发现放电痕迹，怀疑零序电流互感器二次回路接通不好；随之将35kV电缆终端头、母线支柱绝缘子、避雷器表面脏污进行了清理，零序电流互感器二次绕组直接短接，并将上述电气设备逐个进行高压绝缘试验，试验未发现异常，试验数据与上次试验数据相比也未发现异常，开关柜空载送电无异常，再次带载送电后放电声也未出现。

开关柜运行第二天放电声再次出现，停电后检查仍然未发现异常，第二次恢复送电，仍然有放电声，但放电声比较均匀，运行10天后，放电声有逐渐增大的趋势，第三次停电检查，发现高压电缆终端头第三裙有明显放电痕迹，而且电缆终端头外绝缘有渗出的油渍，放电点很明确。

对高压电缆再次进行直流耐压及泄漏电流试验，试验数据仍然无异常，高压电缆直流耐压试验通过，研究后高压电缆终端头割掉后重新制作，重新制作电缆终端头试验正常，开关柜投入，带载运行至今，再未出现放电声音，由此可断定放电声来自高压电缆终端头。

2 高压电缆终端头放电，而高压电缆直流耐压试验却能通过的原理分析

（1）交联聚乙烯电缆结构分析。交联聚乙烯绝缘层是采用聚乙烯经过化学交联制成的，即在聚乙烯电缆料中混入一定量的交联剂，挤包绝缘层后在一定温度和压力下进行交联反应，使分子结构从直联状转变成立体网状结构，从而大大改善了聚乙烯的机械性能和耐热性能，同时又保持了聚乙烯的优良电气性能。但是在交联过程中，介质内部不可避免地会溶解有一定数量的副产品，这些副产品易挥发，形成杂质、水分和气隙，且有相对小的绝缘电阻系数，故交联聚乙烯电缆在交直流电压下的电场强度分布与油纸绝缘电缆则有很大的不同。

（2）交联聚乙烯电缆介电强度分析。由于交联聚乙烯电力电缆的绝缘层是属整体式绝缘结构而不像油纸绝缘那样是复合式绝缘结构，εr=2.11，而且一般不受温度变化的影响，故在交流电压下，交联聚乙烯绝缘不象油纸绝缘那样，击穿强度低的油膜要承受较高的电场强度。

在直流电压下，电场强度仍按绝缘电阻系数成正比分布。虽然交联聚乙烯绝缘是整体式，但在交联过程中溶解在其内部的副产品（甲烷气、乙烯苯、聚乙醇等）在绝缘层内部分布是不均匀的，由于这些副产品的绝缘电阻系数比聚乙烯小，从而使交联聚乙烯电缆绝缘层内绝缘电阻系数分布不均匀，因此在直流电压作用下，交联聚乙烯电缆绝缘层内的电场分布也不同于理想圆柱体绝缘结构的电场分布，而与材料的不均匀性有关。同样，交联聚乙烯绝缘象一般绝缘材料一样，其绝缘电阻系数不仅受温度变化的影响，而且与所加电场强度有密切的关系，一般可用式（1）表示：

式（1）中：ρ0为0℃时绝缘材料的绝缘电阻系数；θ为工作或试验时的温度，℃；ρ为θ℃时绝缘材料的绝缘电阻系数；α为温度系数；b为电场强度系数；E为工作或试验时的电场强度，kV/mm。

据测定，聚乙烯绝缘的α为0.15/℃，b为0.15kV/mm。

在这里，电场强度的影响不象油纸绝缘那样忽略不计。一般来说，对交联聚乙烯绝缘，式（1）可简化为

当 E=5.25～21kV/mm，γ=2.1～2.4 时，通过绘制绝缘电阻系数与温度的关系图，绝缘电阻系数与电场强度的关系图可以看出：①在直流电压下，由于温度及交联聚乙烯电场强度的变化，交联聚乙烯绝缘层的绝缘电阻系数也会随之变化；②由于绝缘电阻系数的表变化，导致交联聚乙烯绝缘层各处电场强度分布的改变，也就是说，在同样厚度下的绝缘层，由于温度的升高，其击穿电压水平随之下降。

3 结语

通过上述分析可知，电缆线路敷设和安装后以及在运行的过程中，用什么方法进行耐压试验，即可检出电缆及其附件的缺陷，又不致造成对本身绝缘的损害，确是值得探讨的问题。对于交联聚乙烯电力电缆采用直流耐压是不合适的，但对于电压等级比较低的电缆，由于绝缘层不太厚，上述情况表现的不太严重，因而IEC建议参照油纸绝缘电缆制定相应的直流电压试验标准。尽管如此，对主要电缆，做头前后或投入运行前，还是要做交流耐压试验，因为受到试验设备容量的限制，可考虑采用串联谐振试验装置。

张学芳（1972-），男，甘肃武威人，大学本科，高级工程师，主要研究方向：高压试验及电气工程。