10kV開關柜局部放電檢測技術初探

曹 捷（廈門ABB開關有限公司 ，福建　廈門　361000）

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10kV開關柜局部放電檢測技術初探

曹 捷
（廈門ABB開關有限公司 ，福建廈門361000）

摘要：10kV的開關柜是中國配網(wǎng)系統(tǒng)中非常重要的設備，它的運行直接關系著系統(tǒng)的供電。開關柜內(nèi)的絕緣缺欠或劣化、觸碰不良等都會成為其運行的隱患，而這些隱患在設施運行的情況下又很難發(fā)現(xiàn)。使這些問題得到解決，我們向大家介紹一種局部放電的檢測方法，這種方法的實現(xiàn)需要引入電波、超聲波以及高頻等技術的幫助。此辦法能為評估開關柜循環(huán)狀態(tài)和檢修工程提供相當豐富的數(shù)字化依據(jù)，全面保證電壓為10kV的開關柜正常運作。

關鍵詞：開關柜；局部放電；超聲波

因10kV金屬封閉式開關柜在運行方面安全可靠度較高，故而很受用電大戶及變電站的青睞。所以，保證開關柜安全運行的關鍵是實時的監(jiān)測、合理的預判以及可靠的檢修傳統(tǒng)的預防性試驗技術，主要是依靠檢查絕緣性能。該方法會對設備中的固體絕緣造成累積性損壞，而且要將設備斷電，這就降低了給用戶供電的可靠性。開關柜若有故障隱患，在故障前期往往會發(fā)生放電問題，所以依靠監(jiān)測放電問題，可以判斷出絕緣隱患的有關情況。10kV開關柜中，其發(fā)生放電的情形主要有表面、內(nèi)部及電暈等放電。放電時，能量大部分通過電磁、聲波及氣體的方式得以散發(fā)，局部放電檢測的核心物理指標就是這些。目前對局部放電檢測比較實用的是以TEV、AE、UHF原理為基礎的測試方法。

1 TEV法、AE法、UHF法的檢測原理及特點

1.1 TEV檢測技術

高壓開關柜發(fā)生局部的放電的情況下，可以出現(xiàn)電磁波，其能夠根據(jù)金屬外部的間隙由開關柜里釋放于外層部分。在電磁波運輸至開關柜外部的情況下，其可以于觸碰地面的金屬外部出現(xiàn)暫態(tài)低電壓，它的波動出于單個毫伏到單個伏的領域里，同時會瞬間就消失，普遍僅僅存在單位納秒的范圍之內(nèi)。能夠選擇傳感器緊抓此TEV信號，進而對非整體的放電行為進行檢驗。

檢驗開關柜運行的狀態(tài)高水平的專業(yè)能力是不必要的，相關人員能夠很簡單的由TEV測試儀清晰的得到幅值、脈沖數(shù)及烈度三個指標。

檢測過程中把傳感器觸碰到開關柜具備開口及孔隙的金屬外部，由于局部的放電引起的TEV信號的大小和地區(qū)放電的大小還有放電位置的是緊密聯(lián)系的，與放電位置的傳感器距離小的，獲取的TEV幅度也就更多，因此可以根據(jù)TEV信號幅度對比明確現(xiàn)階段展現(xiàn)出不安全性的開關柜。此外，TEV測試體系單單呈遞的是幅值、脈沖數(shù)和烈度三項指標，不可以明確的展示內(nèi)部存在問題的類別。

當進行試驗的時候，既需要掌握局方的特性及大小，換句話而言指的是幅值及脈沖數(shù)，同時應該考慮實際的定位局部的放電的出現(xiàn)，這是極其重要的。TEV測試系統(tǒng)以及一系列的傳感應器，將其各自放置于金屬箱體的不一樣的位置，選擇非整體的放電信號的順序，根據(jù)探測器的階段的不同可以得到差放電出現(xiàn)的實際位置的相應的數(shù)據(jù)。然而由于TEV信號具有不高的頻率，減少速度很慢，可以出現(xiàn)不少的局部放電源，這種情況下可以彼此實施干擾，導致定位不明確及耗費太久的時間。

1.2 AE檢測技術

電力裝置里面出現(xiàn)的非整體的放電信號的情況下，可以出現(xiàn)沖擊的振動。超聲波法根據(jù)裝置腔體外層位置放置超聲波傳感器以對非整體放電信號進行測量。

AE法的主要特性為傳感器和電力裝置的電氣回路不存在緊密的關聯(lián)性，沒有被電氣部分所影響，然而現(xiàn)場運行的情況下不難被四周的條件噪聲及裝置振動所作用。超聲波在固體里具有很快的傳播速率，然而減速也不慢，所以起不易射透裝置的金屬殼，因此規(guī)定裝置需要有能夠被測量的開口及縫隙。與此同時超聲波表現(xiàn)出一定的方向性，傳感器需要放置于局放源才具有一定的靈敏性。

超聲法應該根據(jù)很多的不一樣方位的超聲傳感器得出的時間，選擇空間幾何策略得出局部放電源的地點，實現(xiàn)局部放電的清晰的定位。

1.3 UHF檢測技術

局部放電檢測UHF法工作原理是根據(jù)傳感器監(jiān)測電力裝置里非整體放電過程中出現(xiàn)的超高頻電磁波信號，進而得出非整體放電的有關的數(shù)據(jù)，做到非整體放電監(jiān)測。因為電暈干擾關鍵是于小于300MHz頻下，所以UHF法全面的不受到電暈等影響，展現(xiàn)出很強的靈敏性及抗干擾性。UHF信號能夠傳輸示波器等信號解決裝置，做到局部的放電帶電監(jiān)測、定位還有缺陷種類鑒定等。

UHF法非整體放電定位原理及TEV法同時屬于時差法。將UHF信號傳播進擁有很高分辨率示波器，根據(jù)測定時間差能夠清晰鑒定非整體放電信號的地點。UHF信號屬于ns類別的，頻率大，多局放源彼此影響不大，定位耗時不長同時具有很高的精準性。

UHF信號頻率大且衰減快，外界干擾信號能夠根據(jù)屏蔽策略以適當?shù)奶幚?，現(xiàn)場方便的額途徑則為把傳感器選擇屏蔽金屬布裹嚴實，現(xiàn)場檢測通過測量得出的策略是極其妥善的。

2 現(xiàn)場局放測試與分析

一個變電站10kV髙壓室總包含了開關柜的數(shù)量為17。于12年4月23日，選擇TEVplus實施檢測的時候找出502柜TEV幅值不小，相關檢測者于是選擇TEV、AE還有UHF策略檢測502柜，并進行定位。

2.1 TEV法測試

便攜式TEV非整體放電測試儀得到的信息如圖1，幅值比較見表1。由表1里能夠清晰指出，信號極限值于502柜門上方位置，和502柜距離越小的信號幅值更多，信號多少于502開關柜位置存在極限值。正如上述所述，局部放電出現(xiàn)的TEV信號的多少和局部放電的大小還有放電位置的距離存在著一定的關聯(lián)性，和放電位置的距離越小的傳感器獲得的TEV幅值就更大，這充分指出了502開關柜里具有局部存在放電現(xiàn)象。

（1）AE法測試

選擇圣泰PDM1000超聲波測試如圖2所示。圖譜展示出顯著的饅頭波特征意味著柜里具有局放源。

（2）UHF法測試

現(xiàn)場測試設備選擇清華大學開發(fā)出的便攜式高頻非整體的檢測體系，頻率是于300MHz～lGHz，存在ns類別的HO輸出位置及ms類別的RO輸出位置。根據(jù)兩個HO傳輸?shù)牟ㄐ螘r間差能夠做到非整體放電定位，根據(jù)RO傳輸?shù)牟ㄐ窝芯勘容^以鑒定放電級別。

實施UHF普査證明，不包括502在內(nèi)的別的開關柜都沒有找出局部的放電信號。這和TEV法及AE法檢測得出的結論保持一致。

清華M600超高頻測試HO輸出信號及RO輸出信號的波形圖如圖3所示和圖4所示。由波形能夠得出，放電頻率不低。由圖4的得出了，存在顯著的尖峰，相對穩(wěn)定不易變化，正負半波時候基本具有均衡性，幅度同時不會變化，把此放電位置叫做代表性的金屬懸浮放電@1。幅值的多少應該是開關柜里的不一樣的放電源引起的，為多位置放電。根據(jù)HO輸出位置定位502開關柜信號極限值得位置。真實選擇的是慢慢靠攏的策略，也就是慢慢減小兩個傳感器的距離，讓信號一起傳輸至其，這種情況下，則可以把信號極限位置明確于其豎直的平分線，順著橫向和豎直兩個位置實施定位，隨之明確信號的極限位置。首先需選擇慢慢靠攏的方式以鑒定信號位置位于的橫向地點，如圖5所示是直接的定位波形輸出。然后再明確此地點是低變502柜頂端，此地點處在此柜和母線橋的連接的位置。

2.2 局放檢測結論與建議

根據(jù)以上測試歸納出下述三個部分結論：

（1）502開關柜里存在多位置放電的情況下，超聲波及超髙頻法都定位于一個領域里；

（2）由放電種類得出此放電一個是金屬開口類的放電；

（3）由放電幅值得出TEV極限幅值是50dB。

此外給予了下述的建議：

（1）金屬類放電普遍是金屬在地連接不到位，懸浮電位把金屬開口穿透的問題。當下不存在金屬放電引起短階段里出現(xiàn)導體在地擊穿短路問題，然而放電可以具有很大的電腐蝕，長階段的放電可以讓金屬燒蝕同時出現(xiàn)粉末，以至于導致絕緣，需要進行追蹤；

（2）在一定環(huán)境下和停電修復緊密連接。

結語

我們可以將相關聯(lián)合局部放電的方法來對開關柜進行檢測，以更快的找到故障，完成修理。開關柜局部放電普査、定位以及定性的功能得以實現(xiàn)同時，開關柜的狀態(tài)監(jiān)測功能的有效性獲得了提升。經(jīng)過理論上的分析且依據(jù)本單位10kV開關柜部分放電測驗工作的實行經(jīng)驗，我提議：對于10kV開關柜的部分放電可經(jīng)過三步驟實行定位定性，第一步經(jīng)過TEV法普查發(fā)現(xiàn)定位部分放電產(chǎn)生的開關柜；第二步按照發(fā)生放電的開關柜以及兩邊開關柜經(jīng)過AE法實行放電點的定位；第三步采用UHF法實現(xiàn)放電點的準確定位及放電類型的辨別。

參考文獻

[1]章濤，王俊波，李國偉.10kV開關柜局部放電檢測技術研究與運用[J].高壓電器，2012（48）.

中圖分類號：TM591

文獻標識碼：A