開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)及定位的方法研究與應(yīng)用

周光宇

（江蘇省電力公司連云港供電公司，江蘇 連云港222004）

0 引言

開(kāi)關(guān)柜局部放電是指發(fā)生在兩個(gè)電極局部的放電，雖然放電相對(duì)微弱，并未貫穿電極，但這種累積的微弱放電不容小視，持續(xù)的局部放電將導(dǎo)致絕緣劣化，引起缺陷擴(kuò)大，最終使絕緣擊穿。因此，有必要做好開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)及定位工作。

1 開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)原理

目前，對(duì)開(kāi)關(guān)柜局部放電的帶電檢測(cè)主要是利用局部放電情況發(fā)生時(shí)的各種物理和化學(xué)現(xiàn)象來(lái)辨識(shí)，常用的開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)方法有TEV檢測(cè)和超聲波信號(hào)檢測(cè)兩種。

1.1 TEV檢測(cè)原理

TEV（Transient Earth Voltages）是指局部放電的暫態(tài)對(duì)地電壓，每當(dāng)出現(xiàn)局部放電時(shí)，電磁波傳播產(chǎn)生一個(gè)暫態(tài)電壓，利用這個(gè)暫態(tài)電壓能夠?qū)﹂_(kāi)關(guān)柜的放電情況進(jìn)行檢測(cè)和定位，對(duì)被檢測(cè)設(shè)備的接地外殼進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)局部放電引起的短暫電壓脈沖，檢測(cè)出局部放電的幅值。

如果使用兩個(gè)電容耦合傳感器，則可采用時(shí)間差的方法來(lái)確定具體的放電位置。如圖1所示，系統(tǒng)比較電磁脈沖到達(dá)每個(gè)探測(cè)器所需的時(shí)間，并根據(jù)電磁波瞬間脈沖的時(shí)間差，來(lái)確定具體的放電位置。

圖1 TEV檢測(cè)原理圖

1.2 超聲波信號(hào)檢測(cè)原理

當(dāng)開(kāi)關(guān)柜等電氣設(shè)備出現(xiàn)局部放電時(shí)，相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的分子間會(huì)劇烈撞擊，引起一系列的脈沖壓力波，超聲波就是其中一種。超聲波信號(hào)的頻率在20kHz以上，通過(guò)安裝聲電轉(zhuǎn)換器，對(duì)設(shè)備超聲波信號(hào)進(jìn)行提取，能夠判斷開(kāi)關(guān)柜的放電情況。超聲波檢測(cè)具有電氣干擾小、能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離無(wú)線測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于大容量電器的局部放電檢測(cè)。開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)系統(tǒng)主要包括壓電傳感器、前置儀表放大、濾波電路、主放大電路、數(shù)字存儲(chǔ)示波器等部分，據(jù)調(diào)查，一次局部放電所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)主要頻率分量接近40kHz。

2 開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)及定位技術(shù)要點(diǎn)

2.1 測(cè)點(diǎn)選取

測(cè)點(diǎn)選取正確是進(jìn)行開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)的前提，在選擇測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)盡量挑容易發(fā)生局部放電的部位，如母排（連接處、穿墻套管、支撐絕緣件）、開(kāi)關(guān)刀閘、電纜接頭等位置。

2.2 干擾排除

干擾是影響局部放電帶電檢測(cè)的重要因素，要做好帶電檢測(cè)，必須盡可能地排除干擾。目前，無(wú)線電廣播發(fā)射、電子管、熒光燈等都是潛在的干擾源。排除干擾的方法有很多種，可以直接關(guān)閉一些可控干擾源，如室內(nèi)的熒光燈、排風(fēng)扇等；也可以避開(kāi)無(wú)線電和其他電子設(shè)備的使用時(shí)間，以排除可能存在的干擾。

2.3 數(shù)據(jù)分析

對(duì)局部放電帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析方法包括縱向分析法、橫向分析法、數(shù)據(jù)判斷法等，目前常見(jiàn)的是首先進(jìn)行開(kāi)關(guān)柜的橫向分析定位，對(duì)同一個(gè)開(kāi)關(guān)室內(nèi)的同類(lèi)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試結(jié)果比較；再對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行縱向分析定位，分析同一設(shè)備在不同時(shí)間的測(cè)試結(jié)果；最后結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果尋找局部放電的具體位置。

3 開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)及定位技術(shù)應(yīng)用

對(duì)某供電公司的110kV變電站內(nèi)運(yùn)行的10kV開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行局部放電檢測(cè)，共涉及該變電站的1個(gè)開(kāi)關(guān)室，計(jì)30面開(kāi)關(guān)柜。

3.1 檢測(cè)方法

以TEV檢測(cè)結(jié)合超聲波信號(hào)檢測(cè)的方法，使用UltraTEV Locator多功能局部放電定位儀和PD Monitor便攜式局部放電監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行帶電檢測(cè)。在開(kāi)關(guān)柜的相應(yīng)位置布置探針，結(jié)合各通道的局部放電脈沖趨勢(shì)圖、幅值趨勢(shì)圖等，進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。相關(guān)判斷標(biāo)準(zhǔn)如下：

3.1.1 存在局部放電的判據(jù)

（1）傳感器的短期局部放電劇烈程度值＞0；（2）每測(cè)量循環(huán)周期內(nèi)的脈沖數(shù)＞0.05。

3.1.2 局部放電嚴(yán)重性進(jìn)一步判斷

（1）短期嚴(yán)重度＞75；（2）長(zhǎng)期嚴(yán)重度＞6；（3）每5min脈沖數(shù)＞10 000；（4）最大電平＞35dB。

3.2 初檢結(jié)果

3.2.1 該變電站10kV開(kāi)關(guān)室TEV檢測(cè)結(jié)果

背景TEV幅值非常大（最大為32dB），說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)存在強(qiáng)烈的干擾。所檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜TEV幅值均比較大，其中132、131、122、121、125、128開(kāi)關(guān)柜TEV幅值明顯高于其他開(kāi)關(guān)柜，最大為60dB。所有開(kāi)關(guān)柜后部TEV值均大于前部。

3.2.2 該變電站10kV開(kāi)關(guān)室超聲波檢測(cè)結(jié)果

132開(kāi)關(guān)柜后面頂部超聲波幅值最大為12dB，能聽(tīng)到明顯的放電聲，但在次日凌晨5點(diǎn)檢測(cè)時(shí)未檢測(cè)到超聲波信號(hào)，說(shuō)明存在間歇性放電，與負(fù)荷、運(yùn)行環(huán)境、電壓變化有關(guān)；其余開(kāi)關(guān)柜超聲波幅值均在正常范圍內(nèi)，且無(wú)放電聲，未發(fā)現(xiàn)明顯的局放現(xiàn)象。

由于該開(kāi)關(guān)室外界干擾較大，所有開(kāi)關(guān)柜上TEV幅值也明顯超標(biāo)，因此無(wú)法確認(rèn)信號(hào)的來(lái)源。使用監(jiān)測(cè)設(shè)備屏蔽外界干擾后，確定信號(hào)的來(lái)源，從而正確評(píng)估開(kāi)關(guān)柜的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，重點(diǎn)關(guān)注132、131、122、121、125、128開(kāi)關(guān)柜。1023開(kāi)關(guān)柜在2014年8月份被檢測(cè)出存在內(nèi)部放電，遂對(duì)該柜進(jìn)行復(fù)測(cè)，以進(jìn)一步確認(rèn)局放信號(hào)。132開(kāi)關(guān)柜后面頂部超聲超標(biāo)，存在表面放電現(xiàn)象，局放源位于該柜后面頂部母線套管或支柱絕緣子處。

3.3 綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果

采用PDM－03局部放電監(jiān)測(cè)儀對(duì)該110kV變電站10kV開(kāi)關(guān)室內(nèi)多個(gè)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行非介入式的長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)，展開(kāi)綜合評(píng)估監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示，132后面下部存在信號(hào)；根據(jù)帶電和停電后的2次監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，122、125、128后面下部也存在信號(hào)，而并非外界干擾；1023后面中下部存在信號(hào)。根據(jù)巡檢數(shù)據(jù)，132后面頂部超聲波數(shù)值超標(biāo)，并能聽(tīng)到放電聲，說(shuō)明該柜后面頂部存在表面放電。

3.4 綜合監(jiān)測(cè)結(jié)果處理

根據(jù)綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果，132后面頂部的局放源位于后面頂部母線套管或支柱絕緣子處，建議加強(qiáng)關(guān)注并適時(shí)處理；132、122、125、128后面下部的主要元件有避雷器、支柱絕緣子、流變、電纜、零序CT等，根據(jù)檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，多面開(kāi)關(guān)柜同一部位出現(xiàn)局放的可能性較小，建議先對(duì)電纜、零序CT進(jìn)行試驗(yàn)，排除干擾的可能性。如果信號(hào)依然存在，建議對(duì)其他一次器件分別進(jìn)行更換，然后再進(jìn)行試驗(yàn)，以便確認(rèn)具體來(lái)源；1023信號(hào)源可能位于柜體中下部的穿柜套管處，建議加強(qiáng)關(guān)注，如惡化比較嚴(yán)重，應(yīng)盡快處理。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)例分析了變電站開(kāi)關(guān)柜的局部放電帶電檢測(cè)和定位，處理結(jié)果表明，TEV檢測(cè)結(jié)合超聲波檢測(cè)是較為有效的開(kāi)關(guān)柜局部放電缺陷檢測(cè)方法。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的分析是一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)，應(yīng)詳細(xì)分析、綜合評(píng)估，最終給出準(zhǔn)確的開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)結(jié)果。

［1］孔令明，肖云東，劉娟，等.開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)定位技術(shù)的應(yīng)用與研究［J］.山東電力技術(shù)，2010（15）：73～75

［2］熊俊，王勇，黃慧紅，等.環(huán)網(wǎng)柜局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)分析與應(yīng)用——以廣州供電局為例［J］.現(xiàn)代電力，2010（10）：14～18

［3］李海德.基于TEV與超聲波的高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法研究［D］.華北電力大學(xué)，2013