特高頻局部放電在開關(guān)柜帶電檢測中的應(yīng)用分析

秦家遠(yuǎn)，謝耀恒，劉赟

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

10—35 kV開關(guān)柜在配電系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式多樣，部件用材繁雜，由于電壓等級低，運維檢修時容易被疏忽，再加上部分區(qū)域運行環(huán)境較差，導(dǎo)致開關(guān)柜故障頻發(fā)，對電力系統(tǒng)的安全運行構(gòu)成較大隱患。針對開關(guān)柜故障特點，電網(wǎng)公司加強(qiáng)應(yīng)對防范，開展系列專項技術(shù)監(jiān)督工作，如開關(guān)柜運行環(huán)境治理、帶電檢測工作、專業(yè)特巡等，各種防范措施開展對降低開關(guān)故障起到較大促進(jìn)作用〔1〕。

開關(guān)柜帶電檢測方式方法主要有機(jī)械缺陷帶電檢測、過熱缺陷帶電檢測、絕緣缺陷帶電檢測，其中絕緣性能帶電檢測技術(shù)在開關(guān)柜檢測應(yīng)用較多且取得實效〔2〕。絕緣性能帶電檢測著重針對開關(guān)柜內(nèi)運行過程中局部放電信號來診斷分析，目前主要有脈沖電流法、謝頻法、超聲法、特高頻 (Ultra High Frequency，UHF)法和暫態(tài)地電壓 (Transient Earth Voltate， TEV) 法等〔3〕。 各種帶電檢測方法在實際均有應(yīng)用，且各有優(yōu)劣，其中特高頻法(以下簡稱UHF法)由于具有較高的抗干擾性與檢測靈敏度高等優(yōu)點，在設(shè)備運維中得到較好的應(yīng)用。本文著重闡述特高頻局部放電在開關(guān)柜檢測應(yīng)用分析，為開展該項工作提供技術(shù)參考。

1 特高頻局部放電檢測原理

電力設(shè)備局部放電是指電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)中部分被擊穿的電氣放電，這種放電可以發(fā)生在導(dǎo)體(電極)附近，也可發(fā)生在其他位置〔4〕。特高頻局部放電檢測技術(shù)是基于探測局部放電所發(fā)出的電磁波信號，局部放電過程中將產(chǎn)生很陡的脈沖電流，其快速上升時間小于1 ns，并向四周輻射出頻率高達(dá)數(shù)GHz電磁波。特高頻檢測是通過UHF傳感器檢測特高頻電磁波 (頻率范圍300～3 000 MHz)信號，從而獲得局部放電信息，通過分析相關(guān)信息，給出判斷結(jié)論。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備情況不同，可以采用內(nèi)置式特高頻傳感器或外置式傳感器。

2 特高頻局部放電檢測優(yōu)缺點分析

特高頻局部放電檢測特性主要受3個方面因素影響:局部放電信號自身特性、信號傳播特性及傳感器的接受特性〔5〕。由于電力設(shè)備運行現(xiàn)場的電暈干擾主要集中在300 Hz頻段以下，UHF法能有效避開現(xiàn)場電暈等干擾信號，具有較高的靈敏度和抗干擾能力，并且可實現(xiàn)局部放電帶電檢測、定位以及缺陷類型識別等功能〔6－8〕。但特高頻帶電檢測技術(shù)也有自身的缺點:檢測儀器價格昂貴，對檢測人員的專業(yè)技術(shù)水平要求較高，并且相關(guān)檢測方法及判斷標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程不全面，因此全面推廣該項技術(shù)存在一定困難，仍需開展更多研究和現(xiàn)場經(jīng)驗總結(jié)，以便更好的指導(dǎo)實際應(yīng)用。

3 應(yīng)用實例

某220 kV變電站在開展特高頻局部放電帶電檢測時發(fā)現(xiàn)1號主變310開關(guān)柜內(nèi)存在放電信號，初步判斷310開關(guān)柜柜內(nèi)存在局部放電缺陷，需開展停電查找故障原因。

3.1 超聲波和暫態(tài)地電壓檢測

在對310開關(guān)柜進(jìn)行超聲波和暫態(tài)地電壓檢測時，其測量結(jié)果均滿足 《國網(wǎng)運檢部關(guān)于印發(fā)變電設(shè)備帶電檢測工作指導(dǎo)意見的通知 (運檢一〔2014〕108號)》的規(guī)定:超聲波檢測無典型放電波形或音響，且數(shù)值≤8 dB；暫態(tài)地電壓測試相對值≤20 dB。

3.2 特高頻局部放電檢測

在對310開關(guān)柜進(jìn)行特高頻局部放電檢測時，高壓室內(nèi)背景顯示正常，但在310開關(guān)柜后下柜門的玻璃視窗處檢測到典型的放電圖譜 (如圖1所示)，檢測到的最大放電強(qiáng)度達(dá) 57 dB，參考Q/GDW11059.2—2013《氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備局部放電帶電測試技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用導(dǎo)則 第2部分特高頻法》，初步診斷分析為懸浮電位放電，經(jīng)驗判斷為嚴(yán)重缺陷。

觀察開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，后下柜門玻璃視窗對應(yīng)柜內(nèi)設(shè)備有:電流互感器、帶電顯示傳感器及母線引下排等，故懷疑放電源可能為柜內(nèi)電流互感器或帶電顯示傳感器。

圖1 310開關(guān)柜UHF放電圖譜

3.3 停電試驗檢查

3.3.1 外觀檢查

對310開關(guān)柜內(nèi)的互感器、帶電顯示裝置、銅排等進(jìn)行詳細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)帶電顯示裝置和銅牌有異常及放電痕跡，但穿心互感器的等電位連接線與內(nèi)壁粘接處均有不同程度的不平整、不光滑，有明顯毛刺。

將三相互感器拆下后，發(fā)現(xiàn)互感器內(nèi)的等電位連接線直接用膠粘貼在TA內(nèi)壁上，粘接處有部分翹起，運行過程中有可能產(chǎn)生懸浮電位。輕扯等電位連接線便可將粘接處扯開，并且發(fā)現(xiàn)其粘接面有大量的綠色粉末。

3.3.2 試驗診斷分析

在對310電流互感器進(jìn)行外觀檢查之后，繼續(xù)對電流互感器開展了絕緣電阻和脈沖電流法局部放電試驗。310電流互感器整體絕緣電阻良好，通過脈沖法開展局部放電試驗，依據(jù)DL/T 417—2006《電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場測量導(dǎo)則》三相電流互感器有兩相局部放電數(shù)據(jù)嚴(yán)重超標(biāo)，局部放電試驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 三相互感器脈沖電流法局部放電試驗數(shù)據(jù)

3.4 原因分析及處理

通過現(xiàn)場停電檢查，310開關(guān)柜中的電流互感器等電位連接線與內(nèi)壁的連接不可靠，在運行時產(chǎn)生懸浮電位放電，是導(dǎo)致特高頻局部放電信號明顯的直接原因。通過停電局部放電試驗檢測，發(fā)現(xiàn)了A，C相電流互感器局部放電超標(biāo)，如果繼續(xù)投運必將帶來嚴(yán)重隱患。為確保安全運行，更換了互感器及連接支排，處理后對互感器連同支排開展了耐壓試驗，并在升壓至運行電壓后進(jìn)行了超聲波、暫態(tài)地電壓和特高頻局部放電檢測，結(jié)果顯示正常。

4 結(jié)論

1)特高頻、超聲波、暫態(tài)地電壓法都可應(yīng)用在高壓開關(guān)柜帶電檢測工作，但特高頻法更能有效檢測開關(guān)柜中絕緣缺陷類局部放電信號。

2)特高頻局部放電檢測具有較高的靈敏度和抗干擾能力，尤其對絕緣類放電缺陷檢測比較靈敏，在開關(guān)柜帶電檢測應(yīng)用具有較好效果。

3)由于特高頻局部放電檢測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程不全面，并且檢測裝備價格相對較高，現(xiàn)場全面推廣應(yīng)用存在一定困難，需要在后續(xù)工作中不斷總結(jié)研究，提升該項技術(shù)的深入應(yīng)用。

〔1〕李海濤.高壓開關(guān)柜局部放電現(xiàn)象的原因分析及處理 〔J〕.中國科技博覽，2014(48):13.

〔2〕黎剛，段肖力，葉會生，等.交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備帶電檢測技術(shù)綜述 〔J〕.湖南電力，2016，36(2):14-19.

〔3〕彭江，程序，劉明，等.電網(wǎng)設(shè)備帶電檢測技術(shù) 〔M〕.北京:中國電力出版社，2014.

〔4〕電力行業(yè)高電壓試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場測量導(dǎo)則:DL/T41—2006〔S〕.北京:中國電力出版社，2006.

〔5〕邵先軍，何文林，劉石，等.電力設(shè)備局部放電特高頻電磁波數(shù)值計算技術(shù)研究 〔J〕.西安交通大學(xué)學(xué)報，2016，50(12):24-31

〔6〕李俊達(dá).淺談開關(guān)柜局放檢測的方法 〔J〕.電力系統(tǒng)，2011，10(6):45-47.

〔7〕陳欽柱，姚冬，劉財明，等.聲電聯(lián)合技術(shù)開關(guān)柜局放帶電測試 〔J〕.云南電力技術(shù)，2013，41(3):103-104.

〔8〕馮新巖，孟慶承，李凱，等.GIS特高頻局部放電檢測定位方法.山東電力技術(shù)，2016，43(10):72-74.