變電站高壓開關(guān)柜絕緣性能檢測與故障診斷技術(shù)探究

馬柯明

摘 要：變電站開關(guān)柜絕緣性能會影響其功能的安全、可靠發(fā)揮，以往的絕緣測試需要很長時間，而且也難以找到真正的問題。對此有必要引入全新的絕緣性能檢測與故障診斷技術(shù)。本文分析了TEV技術(shù)在高壓開關(guān)柜絕緣性能測試中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變電站；高壓開關(guān)柜；絕緣性能；檢測；故障診斷

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A

要想達到電氣設(shè)備故障檢測與診斷的安全、合理與高效，就要加強對其絕緣性能檢測，為設(shè)備創(chuàng)造一個安全合理的運行環(huán)境。眾多的工作經(jīng)驗表明，電力系統(tǒng)各項設(shè)備出現(xiàn)故障時，多源自絕緣故障，絕緣故障會引發(fā)電氣設(shè)備絕緣性能下降，從而出現(xiàn)多種故障問題。對此，需要掌握開關(guān)柜絕緣性能檢測與故障診斷技術(shù)，以此來提高故障檢測工作效率，帶來預(yù)期的檢測效果。

一、超聲波與TEV檢測技術(shù)

開關(guān)柜絕緣性能的變質(zhì)可能造成局部放電問題，逐漸的效應(yīng)雷擊可能導(dǎo)致絕緣介電性能慢慢發(fā)生變質(zhì)、受損，甚至出現(xiàn)絕緣擊穿問題。

1.超聲波檢測技術(shù)。局部放電伴隨著一定量電荷的放出與轉(zhuǎn)移，一旦出現(xiàn)局部放電，其附近電場應(yīng)力、機械應(yīng)力以及粒子等都將走向非平衡，從而出現(xiàn)震蕩，動態(tài)變化等問題，也能引發(fā)附近介質(zhì)的擾動現(xiàn)象。局部放電的初始現(xiàn)象為：出現(xiàn)較弱的火光，此時所釋放能量較小，隨之將出現(xiàn)相對激烈的電弧放電。經(jīng)科學研究證實忽略空氣密度以及聲速情況下，聲壓的平方同聲能量間呈正相關(guān)，對此可以通過超聲波信號的聲壓變化代表局部放電釋放能量的變化，對應(yīng)能夠測得放電高低。

2. TEV檢測技術(shù)。局部放電所帶來的電磁波，將途徑金屬箱體接縫位置逐漸向外傳輸，對應(yīng)會出現(xiàn)一個暫態(tài)電壓。TEV檢測原理為：當高壓開關(guān)柜對地絕緣處出現(xiàn)局部放電，導(dǎo)電系統(tǒng)和接地金屬中間則將出現(xiàn)一些電容放電量，但是較小，放電持續(xù)較短，對應(yīng)的放電量通常達到1000pC，而且一般要達到10ns，對應(yīng)出現(xiàn)100mA電流。電氣特點一般受分布電容等影響。對此，應(yīng)該將其視作金屬板，縫隙和地面中間的距離就是傳輸線。具體如圖1所示。局放時，電磁波自放電點朝著外部傳輸，此時放電電流值和電磁波電壓之間有密切關(guān)系，在忽略損耗情況下，阻抗需要按照下面公式計算：Z0=

Z0——阻抗，L——傳輸線自感，C——傳輸線電容。

經(jīng)實驗得出，局放所出現(xiàn)的TEV信號，和局放激烈度和放電點的距離等存在密切關(guān)聯(lián)，這樣就能夠借助特定的探測設(shè)備來加以探測，憑借對局放TEV信號的檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)柜中設(shè)備局放的測試，也能對應(yīng)鎖定局放位置。

二、開關(guān)柜絕緣性能檢測與故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

高壓開關(guān)柜絕緣度下降的成因來自于多方面，例如：絕緣體質(zhì)量不達標、空氣間隙不達標，外界環(huán)境的不良干擾等，同時，由于遭受雷擊過電壓的不良影響等，都可能影響開關(guān)柜絕緣性能。開關(guān)柜安裝在配網(wǎng)系統(tǒng)，要承受多方電壓，可能面臨多重威脅，對此，有必要創(chuàng)建一個絕緣性能檢測與診斷系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要應(yīng)用對比性檢測技術(shù)，也就是通過對比單個開關(guān)柜和之前已經(jīng)得出的檢測數(shù)據(jù)、以及同類開關(guān)柜的檢測數(shù)據(jù)，當發(fā)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)較大超出合理范圍，意味著其出現(xiàn)了放電現(xiàn)象，從而預(yù)測出故障問題。檢測過程中必須認真記下設(shè)備故障的具體信息，從而為放電的研判提供依據(jù)。診斷系統(tǒng)的構(gòu)造圖如圖2所示。

故障診斷系統(tǒng)大體包括三大子系統(tǒng)，具體是指：被測設(shè)備、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通常位于主機部分，故障處理與診斷系統(tǒng)主要依靠PC軟件，通常位于主控室。

實踐應(yīng)用：某220kV變電站，經(jīng)檢測得出開關(guān)柜后方局部放電檢測值超出常規(guī)數(shù)值，達到31dB，放電處于開關(guān)柜后方左下部。將設(shè)備斷開電力電源供應(yīng)，對應(yīng)核對開關(guān)柜，分析其局放現(xiàn)象，經(jīng)檢查得出開關(guān)柜面板左下方出現(xiàn)問題，具體問題為：C相電纜頭處的螺絲出現(xiàn)變松現(xiàn)象，從而出現(xiàn)了局部放電現(xiàn)象，通過擰緊螺栓，以此為基礎(chǔ)進行測試，幅值則有所下降，回歸到了正常數(shù)值。圖3為螺栓松動圖示。

三、分析檢測數(shù)據(jù)和趨勢

1.統(tǒng)計分析。所謂的統(tǒng)計分析法，就是相同開關(guān)室中開關(guān)柜局放檢測，對所得的TEV數(shù)據(jù)加以歸類、統(tǒng)計，再對應(yīng)判斷檢測結(jié)果。實際的局放檢測影響因素包括：工作電壓、絕緣物、環(huán)境條件等的影響，一切影響性因素都容易導(dǎo)致錯誤的檢測結(jié)果。

2.動態(tài)判據(jù)。根據(jù)統(tǒng)計分析以及趨勢的預(yù)測等，可以按照以下程序來判斷開關(guān)柜局放：第一，初始判據(jù)。綜合統(tǒng)計各個N面開關(guān)柜的狀態(tài)，故障類別，根據(jù)統(tǒng)計得出的數(shù)據(jù)等來對應(yīng)核算出故障率。第二，統(tǒng)計分析。測試一切N面開關(guān)柜局部放電狀態(tài)，正確選擇開關(guān)柜，Nxa%面為首選，同時，取其中數(shù)值最小的作為對比值A(chǔ)。第三，趨勢分析。相隔一段時間后，要第二次測試各個N面開關(guān)柜，取檢測數(shù)值最大的Nxa%面開關(guān)柜，同時，同樣取數(shù)值最小的充當比較值B，對比B和A.此時可以進行下面的對比分析：BA，則要重點考慮下方因素：開關(guān)柜負荷略微上升，背景干擾有所加強，溫濕度超標，開關(guān)柜受到了深入污染。B=A，開關(guān)柜負荷，溫濕度狀況以及開關(guān)柜污染度等大致相當。意味著開關(guān)柜相對穩(wěn)定、健康。第四，明確判據(jù)數(shù)值。參照開關(guān)柜通常運轉(zhuǎn)概況來明確A值或B值是判斷依據(jù)，因為開關(guān)柜附近環(huán)境可能對局放帶來一定的干擾。所以，實際的判斷值應(yīng)該將-2dB與+2dB納入考慮范圍，在根據(jù)以上流程來明確研判數(shù)據(jù)數(shù)值。反復(fù)的對比分析后，創(chuàng)建其一個地區(qū)開關(guān)柜檢測的數(shù)據(jù)信息，最后形成科學合理的數(shù)據(jù)。

實踐運用：某開關(guān)柜正常U型巡查過程中查出主變開關(guān)柜處出現(xiàn)明顯震動，卻無法精準地進行定位，通過局放檢測最終發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜局放擴大到56dB，最終查明放電點處于開關(guān)柜上端排線透墻的位置，利用故障檢測系統(tǒng)進行測試，最終查明母排固定螺栓頂在導(dǎo)電觸頭處，從而使得接觸面達不到預(yù)期標準，引發(fā)局部放電現(xiàn)象。

結(jié)語

變電站高壓開關(guān)柜絕緣性能檢測與故障診斷需要先進的故障定位技術(shù)的支持，其中TEV技術(shù)為科學的技術(shù)，其應(yīng)用能夠有效調(diào)整電氣設(shè)備以往的局部放電檢測模式，從而為電力設(shè)備狀態(tài)檢測供應(yīng)了具體的數(shù)據(jù)。這一故障檢測模式有下面的優(yōu)勢：裝置的投切運行能夠維持電氣設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)持續(xù)的自動化監(jiān)測，檢測能夠有效抵御干擾。

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