高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用

柴靖

摘要：高壓開關(guān)柜一般用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗等工作，可以起到通斷、控制或保護(hù)等作用，電壓等級(jí)在 3.6kV-550kV 之間，可以分為高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓隔離開關(guān)與接地等幾大類。在實(shí)際工作中，高壓開關(guān)柜往往存在局部放電問題，造成絕緣劣化，加速絕緣損壞過程，整個(gè)系統(tǒng)的電能消耗也會(huì)因此增加。分析局部放電現(xiàn)象、危害以及檢測技術(shù)十分必要。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜;局部放電帶電;檢測技術(shù)

1開關(guān)柜主要缺陷及放電類型

開關(guān)柜缺陷：高壓開關(guān)柜由于其特殊的結(jié)構(gòu)性，發(fā)生問題的概率較高。另外因污穢、絕緣薄弱、小動(dòng)物侵入等原因常引發(fā)事故，表現(xiàn)為柜內(nèi) CT 的絕緣擊穿、絕緣材料開裂等;瓷瓶套管爆炸、絕緣擊穿、臟污閃絡(luò)，過電壓閃絡(luò)擊穿，相間絕緣閃絡(luò)，內(nèi)絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿，外絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿。 高壓開關(guān)柜發(fā)生事故的原因概括主要有以下原因：（1）爬距和空氣間隙不足：爬距以及空氣間隙不夠是開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞事故的主要原因。 尤其是手車柜，為了達(dá)到縮短柜體尺寸的目的，大幅度減小柜內(nèi)的斷路器，完全隔離插頭相間或是對(duì)地距離，卻未采取有效措施保證絕緣強(qiáng)度。（2）生產(chǎn)安裝質(zhì)量和施工工藝不良：安裝和施工的工藝對(duì)開關(guān)柜整體耐壓水平有很大的影響。 柜內(nèi)的相關(guān)配件能夠通過耐壓試驗(yàn)，但是開關(guān)柜整體卻不能通過，主要是由于裝配質(zhì)量差。 比如緊固螺絲不規(guī)則，擰緊后螺桿長出螺母過多;有些支持瓷柱的緊固底板成“丁”型，在支持瓷柱處作特殊處理，這樣既可以縮短絕緣距離，又能夠造成電場相對(duì)集中。（3）搭接處接觸不良，長期發(fā)熱導(dǎo)致事故：當(dāng)接觸不好時(shí)，該接觸電阻增高引發(fā)發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接燒毀連接處設(shè)備，引起短路故障。（4）周 圍環(huán)境的影響 ：隨著環(huán)境污染不斷加劇 ，空氣污染也不斷加劇，也使電力設(shè)備的絕緣子等部件受到污染。 分析多年來污閃事故，總結(jié)出發(fā)生污閃的原因主要有二：①（客觀存在的）是污穢和潮濕兩個(gè)因素同時(shí)存在于絕緣件的表面，產(chǎn)生污閃的可能性較大。 ②（人為原因）是絕緣子串的泄漏距離偏小，不能適應(yīng)污穢和潮濕的環(huán)境。

2 開關(guān)柜局放檢測原理及測試方法

2.1 基本原理及參數(shù)

局部放電具有表現(xiàn)形式的多樣性特征， 如它可同時(shí)以超聲波、光、電脈沖等的形式向外傳播。 不同階段的局部放電或不同類型的局部放電又具有其表現(xiàn)形式的主次性特征， 如絕緣內(nèi)部放電的電磁高頻特征較為常見， 空氣中表面放電以聲發(fā)射特征為主。 爬電屬于間歇性放電現(xiàn)象，電磁輻射特性不明顯，聲波特征較強(qiáng)但也不十分穩(wěn)定;電暈放電電磁輻射穩(wěn)定，聲波特征也穩(wěn)定但相對(duì)弱。當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電磁波，向外傳播的同時(shí)會(huì)金屬殼內(nèi)表面形成脈沖電流， 同時(shí)在集膚效應(yīng)作用下形成一個(gè)暫態(tài)電壓脈沖（地電波）。 利用（容性）探頭即可檢測到脈沖，從而反映局部放電情況，如圖 1 所示。

由氣體的放電理論可以得出， 局部放電部分能量會(huì)以聲波的形式向周圍傳播。 在室溫和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下，聲波傳播的距離和衰減的快慢快速取決于放電過程中釋放的能量大小。 利用（超聲波）探頭即可檢測這些聲脈沖，從而反映局部放電的狀況。一般來說，電磁波在油紙、環(huán)氧介質(zhì)中的穿透性較強(qiáng)，在空氣中的衰減性大，而聲波在油紙、環(huán)氧介質(zhì)中的衰減快、放射強(qiáng)。

主要技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)：傳感器中心頻率：30～50kHz 之間;分辨率：1～2dB;精度±1dB;測量范圍：-7～60dBμV;傳感器靈敏度：不小于-65dB;外差頻率：30～50kHz 之間。

2.2 檢測方式

（1）地電波檢測方式由于外部的電磁脈沖會(huì)進(jìn)行變電站內(nèi)， 會(huì)對(duì)檢測結(jié)果造成干擾主要是由于外部的電磁脈沖會(huì)在開關(guān)柜的金屬表面均會(huì)感應(yīng)出地電位。 因此，測試前需要在電房金屬門及空氣中各進(jìn)行一次測量，掌握周圍環(huán)境干擾水平。 正常時(shí)候，對(duì)開關(guān)柜的上柜、中柜、下柜以及兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行檢測。（2）超聲波檢測方式超聲波模式時(shí)應(yīng)首先測量測試背景的干擾噪音， 另外超聲波模式可有效避免空間的電氣干擾。 首先，根據(jù)柜子的類型及高度等選擇具體型號(hào)的傳感器。 測試時(shí)，將傳感器放置在開關(guān)柜的縫隙處以接收從內(nèi)部傳出的放電信號(hào)。

2.3 判斷依據(jù)及方法

根據(jù)電網(wǎng)公司狀態(tài)檢測的經(jīng)驗(yàn)，地電波讀數(shù)若超過 20dB就應(yīng)引起注意。 同時(shí)，該讀數(shù)應(yīng)與被測環(huán)境的干擾讀數(shù)、以及其他開關(guān)柜的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。 選擇超聲波功能進(jìn)行檢測時(shí)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為當(dāng)相對(duì)讀數(shù)超過 7dB 時(shí)應(yīng)該引起注意。 當(dāng)超過 15dB 時(shí)，人應(yīng)能夠分辨具體的放電聲響。另外也可以通過比較法（縱向比較及橫向比較法）進(jìn)行判斷。 所謂橫向比較就是對(duì)同類設(shè)備的測試結(jié)果進(jìn)行比較，當(dāng)同類型的某一設(shè)備個(gè)體的測試結(jié)果比其它同類設(shè)備的測試果均大時(shí)， 就可以此設(shè)備存在缺陷的可能性; 所謂縱向比較的方式，是對(duì)不同時(shí)間的同一各設(shè)備的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，從而判斷得出設(shè)備的運(yùn)行情況。

3高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測的優(yōu)勢

近年來，隨著供電安全性和穩(wěn)定性要求的不斷提高，高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測顯得至關(guān)重要。當(dāng)前，我國電力生產(chǎn)管理的主要方法是高壓開關(guān)柜的局放檢測，其可以迅速找到柜內(nèi)的問題，隨時(shí)了解設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況。相對(duì)于傳統(tǒng)的停電檢測方式，高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測的優(yōu)勢具體表現(xiàn)在如下兩點(diǎn)。第一，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。無論是定期的例行檢修還是試驗(yàn)，都必須要在停電的基礎(chǔ)上開展，這樣就勢必會(huì)出現(xiàn)由于停電而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失，并且容易出現(xiàn)過修或者失修的問題。但是如果采用高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)，就可以在很大程度上防止這種情況出現(xiàn)。第二，技術(shù)優(yōu)勢。通常，就利辛實(shí)驗(yàn)條件來講，停電和設(shè)備運(yùn)行中存在很大的差異[3]。運(yùn)行過程中設(shè)備容易受到多種因素的影響，如應(yīng)力因素以及電磁場因素等，這些都是不能在停電的狀態(tài)下可以模擬的。在停電條件下開展的實(shí)驗(yàn)往往都不能準(zhǔn)確找到絕緣缺陷。缺陷潛伏發(fā)展都需要一個(gè)過程，在這個(gè)期間進(jìn)行帶電檢測，可以將絕緣狀態(tài)下所有信息情況都全面反映出來。但是例行試驗(yàn)的前提條件是必須要在停電情況下進(jìn)行，通常都無法迅速正確的找到故障。如果在檢測設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況時(shí)采用局部放電帶電檢測技術(shù)，可以更加方便的了解設(shè)備實(shí)際使用情況。

4開關(guān)柜帶電檢測的建議

在供電可靠性要求越來越高的情況下， 不停電的高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測，顯得尤其重要。 開展高壓開關(guān)柜的局放檢測已成為電力生產(chǎn)管理的重要手段之一， 它能有效的發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)缺陷，實(shí)時(shí)掌控設(shè)備的運(yùn)行情況。 與傳統(tǒng)的停電檢測方式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢：定期的例行檢修及試驗(yàn)均需要在停電的狀態(tài)下進(jìn)行，這樣無法避免因停電帶來的經(jīng)濟(jì)損失，另外也會(huì)帶來計(jì)劃安排難度的增加。 而且存在失修和過修的情況，而帶電檢測可以避免此情況;（2）技術(shù)優(yōu)勢：停電的例行試驗(yàn)條件與設(shè)備運(yùn)行時(shí)的條件完全不同。 運(yùn)行時(shí)設(shè)備有諸如電磁場、 應(yīng)力等其它因素的影響，這些是無法在停電時(shí)模擬的，在這樣條件下進(jìn)行的試驗(yàn)很可能發(fā)現(xiàn)不了潛在的故障及絕緣缺陷; 缺陷的潛伏的發(fā)展是有時(shí)間性的， 在此期間開展帶電檢測能夠反映絕緣狀態(tài)各種信息情況。 例行試驗(yàn)卻是定期停電下進(jìn)行的，經(jīng)常不能及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)故障：①漏報(bào);②誤報(bào)或早報(bào)。 但局放帶電檢測在設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行檢測，更有利于掌握設(shè)備實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。

結(jié)束語

局部放電難免會(huì)損壞電力系統(tǒng)部件，也會(huì)造成不必要的電能消耗。當(dāng)前普遍運(yùn)用的檢測技術(shù)包括暫態(tài)地檢測和超聲波檢測。這些檢測技術(shù)的基本原理是不同的，在實(shí)際工作可以結(jié)合具體情況選擇適宜的檢測技術(shù)。這樣可以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，也可以提高檢測效率。

參考文獻(xiàn)

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