淺析開關(guān)柜局部放電的檢測

沈佩琦

(浙江省電力公司舟山定海電力公司,浙江舟山 316000)

淺析開關(guān)柜局部放電的檢測

沈佩琦

(浙江省電力公司舟山定海電力公司,浙江舟山 316000)

確保開關(guān)柜的正常工作,對于維護(hù)變電站的安全可靠運(yùn)行有著至關(guān)重要的意義。本文結(jié)合TEV技術(shù)原理,對開關(guān)柜局部放電開展了檢測試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,TEV檢測方法可以較為準(zhǔn)確的展現(xiàn)開關(guān)柜局部放電的嚴(yán)重程度。

開關(guān)柜 局部放電 檢測 暫態(tài)對地電壓法

1 前言

我國變電站大量采用了金屬封閉式開關(guān)柜，開關(guān)柜的工作狀態(tài)直接決定了變電站能否安全、可靠的運(yùn)行。所以，實(shí)時(shí)監(jiān)測開關(guān)柜的工作狀態(tài)、科學(xué)預(yù)判故障的類型以及檢修是確保開關(guān)柜長期、可靠和安全運(yùn)行的關(guān)鍵。據(jù)相關(guān)研究表明，開關(guān)柜故障中，40%的故障是由于載流缺陷和絕緣問題所導(dǎo)致的，主要表現(xiàn)為插頭接觸不良以及絕緣部分閃絡(luò)。

現(xiàn)階段，檢查開關(guān)柜局部放電的方法有：暫態(tài)對地電壓法(TEV)、超高頻法(UHF)、超聲法、射頻法(RF)、脈沖電流法(ERA)等。在上述方法中，暫態(tài)對地電壓法(TEV)擁有較強(qiáng)的抗干擾能力、較高的靈敏度，是一種較為先進(jìn)的帶電檢測技術(shù)，未來將會(huì)在我國變電站得到大規(guī)模的應(yīng)用。但是，現(xiàn)實(shí)情況是，由于變電站工作環(huán)境有著繁多的干擾源，工作人員所采用的TEV檢測手段也較為單一，不利于開關(guān)柜局部放電檢測工作的開展，制約了TEV檢測方法在現(xiàn)場的應(yīng)用。為此，筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，對TEV方法的深入應(yīng)用進(jìn)行了研究探討，以便能夠有效提升開關(guān)柜絕緣檢測的效果。

2 暫態(tài)對地電壓法的基本原理

2.1 暫態(tài)對地電壓法的基本概念

當(dāng)高壓電氣設(shè)備出現(xiàn)局部放電情況時(shí)，放電量通常都向接地金屬部位聚集，從而導(dǎo)致對地電流在金屬表面上傳播。而就內(nèi)部放電來說，接地屏蔽的內(nèi)表面聚集了絕大多數(shù)的放電量，在屏蔽連接的情況下，無法在設(shè)備外部監(jiān)測到相應(yīng)的放電信號(hào)，然而屏蔽層一般在電纜絕緣終端、墊圈連接和絕緣部位等存在不連續(xù)，從而使得局部放電的高頻信號(hào)會(huì)通過其傳輸至設(shè)備屏蔽外殼。所以，局部放電的電磁波會(huì)經(jīng)由氣體絕緣開關(guān)的襯墊或者金屬箱體的接縫處傳遞，并通過金屬表面?zhèn)鬟f，在此時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的對地暫態(tài)電壓脈沖信號(hào)。著名學(xué)者DR.John Reeves于1974年最先發(fā)現(xiàn)暫態(tài)對地電壓現(xiàn)象。

2.2 TEV的技術(shù)原理

通常情況下，10KV單芯電纜的阻抗數(shù)值為10Ω左右，35KV金屬外殼母線室的阻抗數(shù)值為70Ω左右，其局部放電會(huì)導(dǎo)致100mA的弱電脈沖電流，持續(xù)時(shí)間為10us，而同時(shí)在設(shè)備金屬外殼會(huì)產(chǎn)生1-7V左右的對地電壓。電流、電壓脈沖會(huì)經(jīng)由開關(guān)柜金屬外殼傳播，再通過外表面向大地傳播?，F(xiàn)階段，我國基本上通過電容性檢測器來對放電脈沖進(jìn)行檢測。

3 開關(guān)柜局部放電檢測實(shí)踐

3.1 針板電極局放電幅值檢測

將TEV探頭位置進(jìn)行固定，逐漸增加檢測電壓(5.5KV到8.0KV)，測量絕對放電相對幅值U1m，觀察相對幅值的幅度來判斷局部放電的嚴(yán)重程度。

3.2 放電脈沖的跟蹤測量

筆者通過PDL1的信號(hào)輸出功能(即PDL1只對超出觸發(fā)脈沖的局放信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，并用固定幅值的數(shù)字信號(hào)來表示檢測到的信號(hào)，以表明局部放電信號(hào)的存在。

對PDL1的觸發(fā)脈沖進(jìn)行調(diào)整，獲得開關(guān)柜局部放電信號(hào)的相位關(guān)系。

可以發(fā)現(xiàn)，正、負(fù)半周都存在著局部放電信號(hào)的存在，負(fù)半周放電出現(xiàn)在200°到340°(即電壓峰值的兩側(cè)區(qū)間)，正半周放電出現(xiàn)在0°到90°(即電壓過零點(diǎn)至峰值之間的區(qū)間)。將Y值提升至25dB，基本上保持了放電相位區(qū)域，但隨著放電幅值的增加，顯著降低了負(fù)半周的放電次數(shù)。

通過測量結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，正半周放電表現(xiàn)出明顯的兔耳狀(主要發(fā)生在零點(diǎn)至峰值之間的區(qū)域)，負(fù)半周放電主要在峰值附近的低幅值區(qū)域出現(xiàn)。該結(jié)果同TEV法測量結(jié)果保持了一致性，從而證明了TEV測量法能夠獲得較高準(zhǔn)確性的檢測數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

開關(guān)柜的工作狀態(tài)直接影響到了變電站的安全運(yùn)行，因此，必須高度關(guān)注開關(guān)柜的檢測和檢修。本文對開關(guān)柜局部放電檢測進(jìn)行了相應(yīng)的研究，發(fā)現(xiàn)局部放電信號(hào)的相對幅值同施加電壓呈現(xiàn)出近似線性關(guān)系，證明TEV檢測方法可以較為準(zhǔn)確的展現(xiàn)開關(guān)柜局部放電的嚴(yán)重程度。希望通過本文的研究和探討，對我國開關(guān)柜局部放電檢測研究起到拋磚引玉的作用。

[1]劉云鵬,王會(huì)斌,王娟,律方成.高壓開關(guān)柜局部放電UHF在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究[J].高壓電器,2009(01).

[2]梁振光.變電站電磁騷擾耦合路徑分析[J].高電壓技術(shù),2008(11).

[3]喬進(jìn)朝,王進(jìn)鎖,樊毅.開關(guān)柜非嵌入式局部放電在線檢測定位研究[J].山西電力,2008(05).

[4]王玉峰,鄒積巖,廖敏夫.開關(guān)柜中電快速瞬變脈沖群耦合途徑的研究及電磁隔離[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2008(08).

[5]趙曉輝,楊景剛,路秀麗,袁鵬,王頌,李彥明.油中局部放電檢測脈沖電流法與超高頻法比較[J].高電壓技術(shù),2008(07).

沈佩琦(1977—),男,浙江舟山定海區(qū)人,學(xué)歷：本科,職稱：工程師,研究方向：能源電力規(guī)劃、電網(wǎng)與智能電網(wǎng)規(guī)劃與研究。