開關(guān)柜內(nèi)電纜絕緣表面沿面局部放電帶電檢測

侯 瑞，楊學(xué)寶，趙建利

（1.內(nèi)蒙古電力集團(tuán)綜合能源有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020；2.內(nèi)蒙古京能雙欣發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 烏海 016062；3.內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

電力設(shè)備局部放電不僅可以產(chǎn)生高頻電信號，而且還會產(chǎn)生振動頻率大于20 kHz的聲信號，聲信號以機(jī)械振動波形式在介質(zhì)中傳播。超聲波、特高頻局部放電帶電檢測，就是利用傳感器對設(shè)備局放產(chǎn)生的振動聲信號和高頻電信號進(jìn)行檢測，并對所檢測到的信號進(jìn)行綜合分析，以判斷設(shè)備局部放電異常缺陷的類型和嚴(yán)重程度。

隨著帶電檢測技術(shù)發(fā)展和電力設(shè)備檢修周期的延長，電力設(shè)備局部放電帶電檢測作為保障電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行而長期開展的一項重要檢測工作，在實踐中得到了長足發(fā)展。開關(guān)柜作為一類重要的設(shè)備，是電網(wǎng)中不可或缺的組成部分之一，其運(yùn)行穩(wěn)定性是電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要保障。對于開關(guān)柜而言，如何提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷并進(jìn)行治理，將是保障其安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。眾所周知，在開關(guān)柜絕緣系統(tǒng)中時常存在著局部放電。雖然局部放電暫時不會對設(shè)備安全性造成影響，但是從長遠(yuǎn)來看局部放電屬于電氣設(shè)備中的隱患，其破壞過程體現(xiàn)出患慢性和長期性，最終會造成設(shè)備損壞。因此，開展開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)研究和現(xiàn)場實測必將具有重要的意義。

目前，國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)各省公司均開展了開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)應(yīng)用研究工作，并在現(xiàn)場測試過程中積累了豐富的實測經(jīng)驗，為該項工作的全面推廣奠定了一定的基礎(chǔ)。開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)是一種綜合測試技術(shù)，主要包括特高頻、TEV、超聲波局放測試技術(shù)，每種測試技術(shù)均具有一定的適用條件，現(xiàn)場測試的過程中需根據(jù)實際情況進(jìn)行靈活運(yùn)用和現(xiàn)場干擾排除。為了更好地利用上述檢測技術(shù)開展實測工作，張燦華、李海德等對不同檢測方法的聯(lián)合應(yīng)用進(jìn)行研究工作[1-3]；王流火、呂鴻等基于試驗和現(xiàn)場實測結(jié)果，總結(jié)分析了開關(guān)柜中典型局部放電圖譜[4]；馬躍虎、田祿等對一起GIS盆式絕緣子局部放電缺陷進(jìn)行了局放源定位分析[5]；文獻(xiàn)[6]對開關(guān)柜中局部放電暫態(tài)地電壓產(chǎn)生過程進(jìn)行了研究；陳敬德、李峰等對基于KNN和MSR的局部放電模式識別研究[7]；鄧敏對局部放電超聲波信號圖譜的表征進(jìn)行了研究探索[8]；趙建利、侯宇嘉從現(xiàn)場檢測、局放圖譜定性分析以及局放源定位等多個方面，對一起由穿心CT等電位屏蔽懸浮放電引發(fā)的絕緣放電缺陷分析和處理[9]。

文中針對某220 kV變電站35 kV開關(guān)柜超聲波（AE）、特高頻（UHF）、暫態(tài)地電壓（AE）局部放電帶電測試結(jié)果，分析判斷該站35 kV 1號電容器341斷路器柜后下部A、B相電纜終端附近存在沿面放電現(xiàn)象。同時，通過超聲波法定位分析，最終判斷信號來自35 kV 1號電容器341斷路器柜后下部A、B相電纜交叉接觸位置。經(jīng)停電檢查，發(fā)現(xiàn)電纜交叉接觸位置存在明顯放電痕跡，驗證了測試結(jié)論的準(zhǔn)確性。

1 局部放電帶電檢測

1.1 超聲波檢測

使用超聲波檢測法對35 kV 1號電容器341開關(guān)柜縫隙進(jìn)行超聲波局放檢測，發(fā)現(xiàn)后下部縫隙處超聲波檢測圖譜異常，檢測儀耳機(jī)中有強(qiáng)烈放電聲響，超聲波檢測數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 341開關(guān)柜局放超聲帶電檢測數(shù)據(jù)

分析35 kV 1號電容器341開關(guān)柜縫隙處超聲波檢測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)超聲波信號幅值20 dB，信號幅值穩(wěn)定，頻率成分1、頻率成分2幅值穩(wěn)定，相位圖譜顯示超聲波脈沖集中在90°和270°相角附近，信號波形穩(wěn)定，一個工頻周期有兩組脈沖信號，初步判斷為沿面放電。

1.2 特高頻檢測

使用特高頻檢測法對35 kV 1號電容器341開關(guān)柜進(jìn)行特高頻局放檢測，35 kV 1號電容器341開關(guān)柜特高頻檢測圖譜異常，特高頻測試數(shù)據(jù)如圖2所示。分析35 kV 1號電容器341開關(guān)柜特高頻檢測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)局放特高頻檢測圖譜數(shù)據(jù)中局放信號幅值57 dB，脈沖幅值分布較分散，放電脈沖密度較高，脈沖相位分布較寬，一個工頻周期在正、負(fù)半周各出現(xiàn)一簇脈沖信號，兩簇脈沖不對稱，正半周脈沖信號具有懸浮放電特征，負(fù)半周脈具有絕緣放電特征，初步判斷柜內(nèi)存在絕緣介質(zhì)放電。

圖2 341開關(guān)柜局放特高頻帶電測試數(shù)據(jù)

2 異常局放信號超聲波精確定位診斷分析

使用局部放電檢測與定位系統(tǒng)對35 kV 1號電容器341開關(guān)柜及相鄰柜體檢測到的特高頻異常局放信號進(jìn)行定性分析并追蹤信號的來源。

2.1 局放信號類型分析

35 kV 1號電容器341開關(guān)柜局放特高頻信號示波器顯示如圖3所示。由圖3所示結(jié)果可以看出，局放特高頻脈沖信號較穩(wěn)定，每簇脈沖信號幅值大小不一，脈沖數(shù)較多，綜合判斷為絕緣放電。

2.2 局放信號橫向定位分析

在35 kV 1號電容器341開關(guān)柜前下部縫隙處橫向放置黃色、綠色特高頻傳感器進(jìn)行局放信號橫向定位分析，局放信號橫向定位分析如圖4所示。其中，黃色、綠色特高頻信號上升沿重合，時差為0，放電源橫向位于黃色、綠色特高頻傳感器連線的中垂面上，如圖4中紅色直線所示的平面。

圖4 橫向定位傳感器布置圖

2.3 局放信號高度定位分析

在35 kV 1號電容器341開關(guān)柜前局放源橫向所在平面中豎直方向放置兩個特高頻傳感器，紅色傳感器放置在35 kV 1號電容器341開關(guān)柜前下部中間縫隙處，綠色傳感器放置在紅色正上方，局放信號高度定位分析如圖5所示。圖5中，紅色特高頻信號上升沿超前綠色波形上升沿3.7 ns。根據(jù)時差及兩傳感器之間的距離計算，可知放電源位于開關(guān)柜底部靠近柜后位置。

基于上述局放定位數(shù)據(jù)分析，初步確定柜后特高頻信號幅值較大，局放放電源位于A、B相電纜交叉位置。

圖5 高度定位傳感器布置圖

3 局放異常開關(guān)柜停電檢查

對35 kV 1號電容器341斷路器柜進(jìn)行停電檢查。檢查發(fā)現(xiàn)1號電容器341斷路器柜后下部A、B相電纜交叉接觸位置存在明顯放電痕跡，如圖6所示。

圖6 341斷路器A、B相電纜交叉位置放電痕跡

4 結(jié)語

1）經(jīng)局部放電帶電檢測，有效地發(fā)現(xiàn)了35 kV 1號電容器341斷路器柜內(nèi)A、B相電纜存在絕緣表明放電缺陷。

2）測試結(jié)果表明：利用局放巡檢儀，可方便、快速檢測出存在缺陷的設(shè)備；利用局放精確定位系統(tǒng)，可實現(xiàn)異常局放信號精確定位，精準(zhǔn)查找放電源位置，為檢修提供可靠依據(jù)。