固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)研究

蘇杭

摘要：固體絕緣環(huán)網(wǎng)拒設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性具有重大影響。文章對(duì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)拒設(shè)備的檢測(cè)原理、局放的定位及定相方法進(jìn)行研究，為規(guī)范和有效開(kāi)展固體絕緣環(huán)網(wǎng)拒局部帶電檢測(cè)工作進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞：環(huán)網(wǎng)拒;局部放電;檢測(cè)技術(shù);局放定位

一、剛舀

隨著城市電網(wǎng)建設(shè)，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備的應(yīng)用數(shù)量不斷增加，其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性具有重大影響，故障的發(fā)生帶來(lái)的后果是十分嚴(yán)重的，其直接的危害是設(shè)備所保護(hù)的線路、設(shè)備受損，電量損失間接的危害則造成用戶大面積停電，影響正常的生活、生產(chǎn)甚至社會(huì)穩(wěn)定。

目前，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法的不足和投運(yùn)的開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)的絕緣故障嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。局部放電檢測(cè)是反映開(kāi)關(guān)柜絕緣狀況的有效手段，也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行局放檢測(cè)與故障診斷，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)檢修的重要狀態(tài)信息量，是保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，高壓開(kāi)關(guān)柜中不僅電場(chǎng)作用引起絕緣劣化，導(dǎo)致絕緣故障，而且機(jī)械力和熱的作用，或者和電場(chǎng)的共同作用，最終也會(huì)發(fā)展為絕緣性故障，影響供電質(zhì)量和供電可靠性。為規(guī)范和有效開(kāi)展電力設(shè)備帶電檢測(cè)工作，參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)家電網(wǎng)公司生變電（2011）11號(hào)《關(guān)于印發(fā)（電力設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行））的通知》的基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的局部放電檢測(cè)進(jìn)行研究。

二、環(huán)網(wǎng)柜局部放電檢測(cè)方法

1.局放的能量形式

局部放電是一種脈沖放電，局部放電的過(guò)程除了伴隨著電荷的轉(zhuǎn)移和電能的損耗之外，還會(huì)產(chǎn)生電磁輻射、超聲、發(fā)光、發(fā)熱以及出現(xiàn)新的生成物等。因此針對(duì)這些現(xiàn)象，局部放電檢測(cè)的基本方法有電測(cè)法、聲測(cè)法、光測(cè)法和化學(xué)檢測(cè)法等。其中電測(cè)法、聲測(cè)法使用較多，但實(shí)際應(yīng)用效果往往不夠理想，主要原因是現(xiàn)場(chǎng)噪聲干擾太大，以至很難區(qū)分真正的局部放電信號(hào)，而有效地排除干擾是提高局部放電檢測(cè)裝置檢測(cè)效果的重要保證。

電（TEV、UHF、HFCT傳感器）

光（某些特定位置放電能夠通過(guò)觀察窗看到）

熱（紅外，由于開(kāi)關(guān)柜的全封閉結(jié)構(gòu)，檢測(cè)效果有限）

聲（超聲傳感器）

氣體（臭氧等，能夠嗅到）

2、檢測(cè)技術(shù)

目前采用的開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)較多，可以分為直接法（視在放電量檢測(cè)）和間接法（TEV、超聲波、超高頻、聲電聯(lián)合檢測(cè)）。直接法也是相對(duì)的，因?yàn)橹冈谠嚻穬啥俗⑷艘欢姾闪?，使試品端電壓的變化量和局部放電時(shí)端電壓變化量相同。此時(shí)注人的電荷量即稱為局部放電的視在放電量，以皮庫(kù)（PC）表示。實(shí)際上，視在放電量與試品實(shí)際點(diǎn)的放電皿并不相等，后者不能直接測(cè)得。試品放電引起的電流脈沖在測(cè)量阻抗端子上所產(chǎn)生的電壓波形可能不同于注人脈沖引起的波形，但通常可以認(rèn)為這兩個(gè)儀器上讀到的響應(yīng)值相等。下面主要介紹兩種主流的環(huán)網(wǎng)柜檢測(cè)技術(shù)。

1）固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜超聲檢測(cè)

通過(guò)接收空氣當(dāng)中的超聲信號(hào)來(lái)測(cè)量局部放電信號(hào)的聲壓大小，可以推測(cè)出放電的強(qiáng)弱。超聲波檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)將超聲波傳感器沿著開(kāi)關(guān)柜上的縫隙掃描檢測(cè)。開(kāi)關(guān)柜超聲法檢測(cè)部位可參考圖進(jìn)行測(cè)試。

2）暫態(tài)地電波檢測(cè)原理

當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)柜中出現(xiàn)局部放電以后，沿放電通道將會(huì)有過(guò)程極短的脈沖電流產(chǎn)生，并激發(fā)瞬態(tài)電磁波。放電過(guò)程的時(shí)間比較短，電流脈沖的陡度比較大，輻射高頻電磁波的能力比較強(qiáng)，可以通過(guò)金屬外殼的開(kāi)孔向外傳播，這些開(kāi)孔可以是外殼密封墊圈或者其他絕緣部件周圍的間隙。這些高頻電磁波傳播到開(kāi)關(guān)柜外面時(shí)，會(huì)在金屬外殼上產(chǎn)生瞬時(shí)對(duì)地電壓。瞬時(shí)地電壓在幾個(gè)毫伏至幾伏的范圍內(nèi)，只有幾個(gè)納秒的上升時(shí)間，將專用的TEV傳感器布置在開(kāi)關(guān)柜外面，采用這種非侵入方式來(lái)檢測(cè)局放活動(dòng)。測(cè)量原理如下圖2所示：

暫態(tài)對(duì)地電壓法檢測(cè)部位主要是母排（連接處、穿墻套管，支撐絕緣件等）、斷路器，CT、PT、電纜等設(shè)備所對(duì)應(yīng)到開(kāi)關(guān)柜柜壁的位置，這些設(shè)備大部分位于開(kāi)關(guān)柜前面板中部及下部，后面板上部、中部及下部、側(cè)面板的上部、中部及下部。開(kāi)關(guān)柜暫態(tài)對(duì)地電壓法檢測(cè)部位如下圖3：

三、局放的定位及定相

當(dāng)確認(rèn)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)來(lái)自設(shè)備內(nèi)部后，采用時(shí)差定位法對(duì)信號(hào)的位置進(jìn)行進(jìn)一步的定位分析。將兩個(gè)傳感器放置于設(shè)備表面，分析兩個(gè)傳感器接收信號(hào)的時(shí)差，判斷局放的具體位置，通常可將信號(hào)定位在放電源的1米范圍內(nèi)。可用以下方法進(jìn)行定位：

1、時(shí)差法

設(shè)放電點(diǎn)離傳感器1距離為X，速度為光速c，時(shí)差t2-t1可通過(guò)示波器得出，則：

通過(guò)該公式和卷尺可以得出X的位置。

2、平分面法

在空間中移動(dòng)兩個(gè)傳感器的位置，使局放源到達(dá)兩個(gè)傳感器的位置一致，此時(shí)可以確定放電點(diǎn)位于兩傳感器的垂直平分面上（定面）。

在該平分面移動(dòng)兩個(gè)傳感器的位置，使局放源到達(dá)兩個(gè)傳感器的位置一致，此時(shí)可以確定放電點(diǎn)位于兩傳感器的垂直平分線上（定線）

在該平分線上移動(dòng)兩個(gè)傳感器的位置，使局放源到達(dá)兩個(gè)傳感器的位置一致，此時(shí)可以確定該垂直平分線上的某點(diǎn)（定點(diǎn)）

為確定發(fā)生局部放電的具體相別，可采用HFCT法對(duì)鄰近的三相出線電纜的接地線（或本體）進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。由于缺陷相的電流信號(hào)與另外兩相的電流信號(hào)相比具有幅值大、相位相反的特點(diǎn)，可以方便地確定發(fā)生局部放電的缺陷相。

參考文獻(xiàn)

[1]虞蒼壁，談克雄.電力電容器局部放電聲信號(hào)的分析.高壓電報(bào)，2002，39（2）：4--6.

[2]段一熊.GIS局部放電試驗(yàn)研究情報(bào)綜述.云南電力技術(shù)，1995，23（2）：45---48.

[3]王國(guó)利，郝艷捧.電力變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展.電工電能新技術(shù)，2001，（2）：52-57.