暫態(tài)地電壓測(cè)試的改進(jìn)判定方法

胡靖濤，黃強(qiáng)，周程遠(yuǎn)

( 國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司常德供電分公司，湖南 常德415000)

電力系統(tǒng)中局部放電檢測(cè)是電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的重要組成部分，局部放電現(xiàn)象 (Partial Discharge)是指電氣設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)中局部區(qū)域內(nèi)的放電現(xiàn)象。這種放電只是絕緣在局部的范圍內(nèi)被擊穿，導(dǎo)體間絕緣并未發(fā)生貫穿性擊穿，但若局部放電長(zhǎng)期存在，則在一定條件下可逐步造成設(shè)備絕緣電氣強(qiáng)度的下降和破壞。

相對(duì)于傳統(tǒng)紅外監(jiān)測(cè)等方式，局部放電檢測(cè)對(duì)封閉式金屬外殼設(shè)備有更好的監(jiān)測(cè)效果。而對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行局部放電檢測(cè)時(shí)主要是進(jìn)行設(shè)備外殼的對(duì)地暫態(tài)電壓(Transient Earth Voltages，TEV)脈沖檢測(cè)。TEV 測(cè)試可以在設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)下進(jìn)行，無(wú)需將設(shè)備停運(yùn)，在設(shè)備承受工作電壓的情況下即可進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高了設(shè)備可用率和用戶供電可靠性。通過TEV 測(cè)試，可以及早地發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣劣化發(fā)展缺陷。

1 基本原理

現(xiàn)今制造廠家在開關(guān)柜的制造中采用了大量的絕緣材料，如環(huán)氧澆注的TA，TV，支撐絕緣件，靜觸頭盒，穿墻套管，避雷器等;如果這些設(shè)施的絕緣材料內(nèi)部存在局部放電，則放電產(chǎn)生的電磁波大部分被開關(guān)柜的金屬外殼所屏蔽，少量則通過金屬殼體的接縫處或氣體絕緣開關(guān)的襯墊傳播出去，同時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)對(duì)地電壓，通過設(shè)備的金屬殼體外表面入地。這些對(duì)地電壓脈沖被命名為瞬時(shí)對(duì)地電壓或暫態(tài)地電壓(TEV)。

TEV 檢測(cè)的工作原理(如圖1):放電源發(fā)出的高頻電磁信號(hào)(3 ～60 MHz);沿開關(guān)設(shè)備表面?zhèn)鞑?在開關(guān)設(shè)備的金屬外殼上使用電容耦合探頭檢測(cè)。

進(jìn)行暫態(tài)地電壓檢測(cè)時(shí)，同類型和制造廠家的開關(guān)會(huì)有相同的衰減路徑;海量的局部放電在線檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)局放測(cè)量判斷標(biāo)準(zhǔn)的制定提供最有力的依據(jù)。

圖1 暫態(tài)地電壓的工作原理

2 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)文獻(xiàn)〔1〕，TEV 測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示:

由表1 可知，TEV 測(cè)試需要測(cè)定2 組數(shù)據(jù)，即實(shí)測(cè)值和背景值，再依據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)算得相對(duì)值進(jìn)行判定。

表1 TEV 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

3 TEV 實(shí)際測(cè)試中現(xiàn)場(chǎng)狀況

TEV 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)在大多數(shù)測(cè)試工作中都能滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，能較好地反映設(shè)備的現(xiàn)實(shí)狀況，對(duì)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)評(píng)價(jià)提供良好的技術(shù)支撐。但是在實(shí)際應(yīng)用操作中出現(xiàn)以下問題:

1)背景點(diǎn)的選取存在局限性。在TEV 測(cè)試中，要求選取靠近開關(guān)柜的接地金屬點(diǎn)處作為背景點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)為開關(guān)柜的前、后柜門，而接地金屬點(diǎn)在高配室中往往數(shù)量很少且很分散，測(cè)量值也有很大區(qū)別，因此在2 個(gè)背景值相差較大的背景點(diǎn)之間進(jìn)行開關(guān)柜的TEV 測(cè)試時(shí)，背景值的選取很難抉擇。

2)在部分有穿墻套管的變電站，環(huán)境背景值較大，如常德供電分公司下轄的永豐變、乾明變、長(zhǎng)嶺變等，背景值均在30 dB 以上，測(cè)量值也在30 dB以上，高噪聲下判斷有困難，可能掩蓋開關(guān)柜內(nèi)局部放電。表2 為乾明變10 kV 多間隔開關(guān)柜測(cè)試值和變電站背景值。

表2 乾明變10 kV 多間隔開關(guān)柜測(cè)試值 dB

從表2 可看出利用公式計(jì)算得出各個(gè)開關(guān)柜的相對(duì)值都符合規(guī)定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，但是背景噪聲過大可能會(huì)掩蓋設(shè)備的局部放電特征，對(duì)真實(shí)判斷有一定的影響。

在某些變電站的背景值測(cè)試時(shí)，甚至發(fā)現(xiàn)背景噪聲的變化較大，計(jì)算時(shí)背景值選擇困難?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試常德供電分公司下轄的西郊和南坪變電站，在高配室內(nèi)選取3 至5 個(gè)接地金屬點(diǎn)作為背景噪聲值，測(cè)試結(jié)果顯示背景噪聲相差較大并呈現(xiàn)方向性變化，干擾存在方向性，見表3。

表3 不同背景點(diǎn)噪聲測(cè)試值 dB

從表3 可以看出對(duì)于噪聲值變化較大的變電站，背景值的選擇較為困難進(jìn)而影響TEV 測(cè)試。因此，結(jié)合電氣設(shè)備的電氣特性和某些變電站噪聲干擾的方向性，提出3 種改進(jìn)判定方法。

4 改進(jìn)判定方法

4.1 橫向比較法

所謂橫向比較就是對(duì)同類設(shè)備的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，當(dāng)同類型的某一設(shè)備個(gè)體的測(cè)試結(jié)果比其它同類設(shè)備的測(cè)試結(jié)果均大時(shí)，就可以認(rèn)為此設(shè)備存在缺陷的可能性。由表2 可以看出乾明變電站雖然背景干擾值較大，但是各個(gè)設(shè)備之間的實(shí)測(cè)值差別不大，故可以判定為正常。顯然，此方法適用于背景值干擾較為穩(wěn)定的變電站。

4.2 作圖比較法

作圖比較法主要是針對(duì)背景噪聲差別較大的部分變電站，表3 顯示西郊變電站即屬于背景噪聲不均衡分布類型，其變電站干擾呈現(xiàn)方向性變化，背景值、測(cè)量值也呈方向性變化，橫向比較差異較大。表4，5 分別為西郊和南坪變10 kV 多間隔開關(guān)柜測(cè)試值。

表4 西郊變10 kV 多間隔開關(guān)柜測(cè)試值 dB

表5 南坪變10 kV 多間隔開關(guān)柜測(cè)試值 dB

由表3—5 可分別作出西郊變電站開關(guān)柜測(cè)試值及背景值的變化曲線圖(圖2)、南坪變電站開關(guān)柜測(cè)試值及背景值的變化曲面圖(圖3)。

圖2 西郊變電站開關(guān)柜測(cè)試值及背景值的變化曲線

由圖2，3 可以看出，西郊與南坪變電站開關(guān)柜測(cè)試值與背景值的變化曲線較為一致，沒有出現(xiàn)較大偏差和異常，故判斷設(shè)備未發(fā)生明顯放電現(xiàn)象，此方法適用于背景干擾變動(dòng)較大的變電站。

4.3 縱向比較法

TEV 測(cè)試在每年春、秋檢時(shí)期各進(jìn)行1 次普查，對(duì)某1 個(gè)間隔歷次數(shù)據(jù)匯總、列表分析，縱向比較可以看出該設(shè)備是否工作正常。某變電站316間隔共10 次測(cè)量數(shù)據(jù)分別為:0，0，15，20，25，27，29，32，35，50 db。

從以上測(cè)試結(jié)果可以得出，此斷路器的放電強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，到第10 次測(cè)試時(shí)，放電強(qiáng)度己達(dá)到50 dB，需對(duì)此斷路器器采取相應(yīng)的措施。

5 結(jié)束語(yǔ)

1)局部放電是造成中高壓設(shè)備破壞性故障的主要原因。2)內(nèi)部局放活動(dòng)可用TEV 測(cè)試技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。3)TEV 測(cè)試中的干擾問題，一直是判斷的難點(diǎn)，單純按照規(guī)程不易判斷。

4)對(duì)于干擾較大的變電站，根據(jù)其干擾源的特征，分別選用橫向比較法、縱向比較法、作圖法的一種或幾種進(jìn)行判斷，有較好的效果，也增加了判斷的準(zhǔn)確度。

改進(jìn)的判定方法仍需要大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來進(jìn)一步證明其適用性和可靠性，判定方法的持續(xù)改進(jìn)還有待進(jìn)一步研究。

〔1〕國(guó)家電網(wǎng)公司. 電力設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)規(guī)范(試行)〔S〕. 北京:中國(guó)電力出版社，2009.

〔2〕任明，彭華東，陳曉清，等. 采用暫態(tài)對(duì)地電壓法綜合檢測(cè)開關(guān)柜局部放電〔J〕. 高電壓技術(shù)，2010，36 (10):2 460-2 466.

〔3〕王有元，李寅偉，陸國(guó)俊，等. 開關(guān)柜局部放電暫態(tài)對(duì)地電壓傳播特性的仿真分析〔J〕. 高電壓技術(shù)，2011，37 (7):1 683-1 688.

〔4〕陳慶祺，張偉平，劉勤鋒，等. 開關(guān)柜局部放電暫態(tài)對(duì)地電壓的分布特性研究〔J〕. 高壓電器，2012，48 (10):88-93.

〔5〕陳巧勇，李宏雯，余睿，等. 暫態(tài)地電壓和超聲波在開關(guān)柜檢測(cè)中的應(yīng)用〔J〕. 浙江電力，2012，31 (4):47-50.

〔6〕靳鍵云. 開關(guān)柜局部放電暫態(tài)對(duì)地電壓檢測(cè)法的研究〔J〕. 山西電力，2011，(5):10-12.