10 kV開關(guān)柜局部放電測試技術(shù)

黃少敏

（廣西電網(wǎng)有限責任公司梧州供電局，廣西梧州 543000）

0 引言

高壓開關(guān)柜以其可靠性強、體積小的特點被廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)，高壓開關(guān)柜運行可靠性直接影響供電系統(tǒng)的運行質(zhì)量。從當前我國配電網(wǎng)系統(tǒng)運行實際情況看，10 kV開關(guān)柜內(nèi)部絕緣缺陷、接觸不良等問題時有發(fā)生，給開關(guān)柜的穩(wěn)定運行造成了嚴重的安全隱患。為此，需要相關(guān)人員利用先進的技術(shù)和軟件來檢測10 kV開關(guān)柜，減少因為開關(guān)柜故障出現(xiàn)的局部放電現(xiàn)象，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供重要支持。

1 開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)

開關(guān)柜局部放電以電磁能量、聲能、氣體等方式進行能量釋放，在科技的支持下，相關(guān)人員提出了超聲波檢測法、光檢測法、超高頻檢測法、電磁波檢測法等多種檢測方式。開關(guān)柜是封閉設(shè)備，為了更好地掌控開關(guān)柜的運行情況，一些電力單位結(jié)合開關(guān)柜的使用情況、研究出新的型檢測方式，如超聲波檢測法和暫態(tài)地電波檢測方法和超高頻檢測技術(shù)。

1.1 超聲檢測方法

超聲檢測方式是基于局部放電現(xiàn)象出現(xiàn)時機械信號的發(fā)出原理所提出的一種檢測方式。從實際情況分析，超聲波信號檢測具備良好的抗電磁干擾性能和空間定位性能，且應(yīng)用超聲波檢測方法還體現(xiàn)其分類和識別局部放電的能力，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)絕緣情況的細化評估。

10 kV開關(guān)柜局部放電和聲發(fā)射現(xiàn)象同時發(fā)生，產(chǎn)生的各個聲波在多個頻段都有散射體現(xiàn)，散射赫茲大小不一致，聲音經(jīng)過不同介質(zhì)傳播時會發(fā)生不同的反射和折射現(xiàn)象。在10 kV開關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)放電時，局部放電伴隨的聲波信號傳遞到開關(guān)柜表面，在開關(guān)柜外部安裝的超聲波檢測裝置能實現(xiàn)對聲音的辨別分析。其中，接收器是超聲波檢測的重要部件，能將局部放電產(chǎn)生的超聲波集中到還能元件中，之后在還能元件的作用下將超聲波轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢l率的電信號，根據(jù)超聲波局部放電原理，接收頻率＞20 Hz的信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號，結(jié)合特征量對絕緣缺陷的影響判斷表征局部放電特點。

1.2 暫態(tài)地電波檢測技術(shù)

暫態(tài)地電波檢測是一種新的檢測技術(shù)，能在開關(guān)柜穩(wěn)定運行的情況下應(yīng)用。應(yīng)用暫態(tài)地電波檢測技術(shù)能及時發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜的絕緣缺陷，采取有針對性的檢修對策，確保變電站的穩(wěn)定運行。開關(guān)柜出現(xiàn)局部放電時，在電勢的作用下，電場能量被聚集到接地點臨近的接地金屬部位，在開關(guān)柜金屬表面出現(xiàn)對地電流。

開關(guān)柜對地絕緣部位出現(xiàn)局部放電時，高壓帶電導體與接地金屬之間出現(xiàn)少量的電容性放電電量，放電會短暫停留一段時間，高壓設(shè)備出現(xiàn)內(nèi)部放電時，接地屏蔽的內(nèi)表面會累集大量放電量，在電磁兼容原理的作用下，金屬箱體能實現(xiàn)電磁波的對外輻射。

結(jié)合暫態(tài)對地電壓傳播的影響，距離放電地點越近的區(qū)域夠獲得的檢測分貝越大，因而可以通過多次檢測分析來確定開關(guān)柜內(nèi)部放電源的最終位置。但由于內(nèi)部反射的衰減的程度不同，因而依靠多個位置和測量來確定幅值是不準確的。經(jīng)過一系列研究之后，最終確定應(yīng)用時間來確定開關(guān)柜的位置。

1.3 超高頻檢測技術(shù)

超高頻檢測技術(shù)指通過超高頻傳感器對電力設(shè)備中局部放電產(chǎn)生的超高頻信息進行綜合檢測、分析。結(jié)合10 kV開關(guān)柜的運行情況，在其發(fā)生局部放電現(xiàn)象時會產(chǎn)生300 Hz～3 GHz的電磁波。應(yīng)用超高頻檢測技術(shù)能減少外界電暈對現(xiàn)場操作的影響。另外，超高頻檢測技術(shù)還具備較強的抗干擾性能和較強的靈敏度，在使用過程中能實現(xiàn)局部放電檢測和絕緣缺陷識別。

2 10 kV開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)應(yīng)用

某110 kV變電站10 kV開關(guān)柜3號10 kV電容器開關(guān)柜出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，應(yīng)用特高頻法、超聲波法、暫態(tài)方法等進行檢測，檢測分析如下：

（1）10 kV開關(guān)柜超高頻檢測結(jié)果分析。應(yīng)用特高頻法檢測10 kV開關(guān)柜，發(fā)現(xiàn)3號電容器開關(guān)柜體現(xiàn)出明顯的特高頻信號。放電信號在工頻相位的正、負半周都有體現(xiàn)，總體分布呈現(xiàn)出一定的對稱性，且臨近信號的時間間隔基本保持一致，信號脈沖數(shù)量較少，數(shù)值浮動較大，最高達到64 dB。應(yīng)用超聲波法檢測10 kV開關(guān)柜沒有發(fā)現(xiàn)異常信號。

（2）暫態(tài)對地電壓法檢測結(jié)果的影響。應(yīng)用暫態(tài)對地電壓法測試10 kV開關(guān)柜進行檢測，檢測結(jié)果顯示開關(guān)柜暫態(tài)對地電壓幅值的影響在15 dB左右，沒有出現(xiàn)其他異?，F(xiàn)象。

3 10 kV開關(guān)柜局部放電類型分析

（1）抗干擾說明。特高頻法、超聲波法在使用的過程中對周圍環(huán)境的噪聲、移動電話、振動信號會產(chǎn)生不同程度的干擾，為此，在檢測發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號出現(xiàn)異常之后需要采取有效措施排除干擾影響。在測試過程中，高壓室內(nèi)禁止有其他人員走動，為確保檢測數(shù)據(jù)信息的精準，應(yīng)及時關(guān)閉日光燈、移動電話。

（2）圖譜分析。結(jié)合周期性的圖譜變化，發(fā)現(xiàn)在1個工頻周期內(nèi)出現(xiàn)1簇多根脈沖信號，每簇單根信號之間的間距基本相等，信號出現(xiàn)的頻率基本穩(wěn)定，在信號最大數(shù)值幅為2.64 V時，可以判斷出信號是懸浮類型的局部放電信號。

（3）局部放電信號的定位分析。①橫向定位分析。特高頻傳感器位置和定位基本波形基本保持一致，證明信號出現(xiàn)2個傳感器中間的平面上；②局部放電信號的垂直定位分析。特高頻傳感器位置和定位波形基本保持一致，說明信號體現(xiàn)在2個傳感器中間的平面上；③局部放電信號深度分析。特高頻傳感器位置及其波形定位存在密切關(guān)聯(lián)，在波形為1.8 ns時，柜子深度為1.5 m，放電源距離傳感器18 cm，柜后的特高頻信號超過柜前的特高頻信號。

（4）解體驗證。①停電前檢測。用特高頻法檢測局部放電信號，特高頻信號異常情況和測試之前的結(jié)果一致；②停電后測試。用特高頻再次檢測方法進行檢測，通過檢測證明放電信號來自后柜的電纜倉，和之前的測試結(jié)論一致；③柜內(nèi)螺絲緊固后帶電測試。柜內(nèi)螺絲禁錮后，用特高頻方法檢測信號出現(xiàn)異常，證明局部放電是設(shè)備元件螺絲松弛導致；④電纜拆掉后的送點測試。電纜拆除后，用特高頻法再次檢測，發(fā)現(xiàn)特高頻信號出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，分析發(fā)現(xiàn)這類現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是電纜接頭連接不合理。

4 結(jié)束語

局部放電檢測是電力設(shè)備絕緣的重要試驗項目，同時，局部放電量參數(shù)也是評判電力設(shè)備的重要指標。開關(guān)柜超聲波、暫態(tài)地電波、超高頻檢測技術(shù)是開關(guān)柜局部放電檢測的重要方法，為此，需要相關(guān)人員結(jié)合10 kV開關(guān)柜運行的實際情況選擇適合的放電檢測技術(shù)形式，選擇適合的局部放電檢測技術(shù)能更好地了解開關(guān)柜的運行情況，為變電站絕緣檢測工作提供更多支持。