35 kV高壓開關(guān)柜的局部放電檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

馮 躍

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司文山供電局，云南文山 663099）

引言

35 kV高壓開關(guān)柜位于變壓器的低壓側(cè)，連接變壓器和負(fù)載用戶，可以控制和保護(hù)電氣設(shè)備。但是，由于目前的設(shè)計(jì)和控制問(wèn)題，35 kV高壓開關(guān)柜仍然存在絕緣等級(jí)不足的問(wèn)題，某些設(shè)備的保護(hù)等級(jí)不能滿足用戶的要求[1]。35 kV高壓開關(guān)柜的帶電檢測(cè)可以有效檢測(cè)設(shè)備的局部放電，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。因此，必須認(rèn)真研究用于檢測(cè)35 kV高壓開關(guān)柜的局部放電的技術(shù)，以便有效地促進(jìn)35 kV高壓開關(guān)柜的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 局部放電檢測(cè)原理

35 kV高壓開關(guān)柜通常應(yīng)用交流金屬封閉開關(guān)確保安全運(yùn)行。在實(shí)際操作中，35 kV高壓開關(guān)柜中仍會(huì)發(fā)生局部放電，這通常是由于絕緣結(jié)構(gòu)損壞引起的。如果連續(xù)放電問(wèn)題無(wú)法解決，將導(dǎo)致內(nèi)部主絕緣擊穿，破壞平穩(wěn)的電力傳輸。35 kV高壓開關(guān)柜的局部放電可分為表面放電和內(nèi)部放電。表面放電具有光、熱和聲音等現(xiàn)象，而內(nèi)部放電具有光、熱、化學(xué)氣體、電磁波等現(xiàn)象。因此，可以針對(duì)35 kV高壓開關(guān)柜局部放電時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)。

2 局部放電檢測(cè)技術(shù)

2.1 超聲波檢測(cè)方法

35 kV高壓開關(guān)柜的局部放電是指不斷釋放電荷導(dǎo)致放電的過(guò)程。局部機(jī)械應(yīng)力，電場(chǎng)應(yīng)力和粒子力不平衡，從而引起振動(dòng)和變化。機(jī)械應(yīng)力和粒子力的波動(dòng)將導(dǎo)致介質(zhì)振動(dòng)，從而產(chǎn)生聲音信號(hào)[2]。超聲檢測(cè)方法使用檢測(cè)器來(lái)獲得局部超聲信號(hào)，以檢測(cè)35 kV高壓開關(guān)柜的局部放電。這種檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)是傳感器和電路不連接，也不會(huì)受到電磁干擾。但是，超聲波檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用將取決于外圍設(shè)備的振動(dòng)和外部噪聲。

2.2 暫態(tài)地電壓方法

當(dāng)35 kV高壓開關(guān)柜的內(nèi)部組件與地面隔離時(shí)，如果發(fā)生局部放電，則會(huì)產(chǎn)生接暫態(tài)地電壓信號(hào)。相應(yīng)的放電能量將通過(guò)電磁波傳輸?shù)介_關(guān)柜的金屬外殼，并且開關(guān)柜將接地?？梢酝ㄟ^(guò)開關(guān)柜表面上的電磁波檢測(cè)高頻電流，并且可以檢測(cè)相應(yīng)的幅值和脈沖數(shù)據(jù)。

2.3 特高壓檢測(cè)方法

特高壓檢測(cè)方法使用特高壓傳感器設(shè)備檢測(cè)由局部放電產(chǎn)生的特高壓電磁波信號(hào)，并獲取諸如局部信號(hào)的幅值和相位之類的信息[3]。35 kV高壓開關(guān)柜是封閉的金屬設(shè)備。特高壓信號(hào)只能通過(guò)機(jī)柜中的檢測(cè)孔或狹縫傳輸。特高壓信號(hào)只能通過(guò)將外部傳感器放在機(jī)殼孔隙口中來(lái)檢測(cè)。與超聲檢測(cè)相比，特高壓檢測(cè)方法具有更好的抗干擾能力?？梢愿鶕?jù)波形的特性來(lái)確定缺陷的類型，并且可以通過(guò)測(cè)量電磁波的時(shí)間差來(lái)精確地確定放電的位置。它可以有效消除35 kV高壓開關(guān)柜及其周圍區(qū)域的局部放電，并區(qū)分放電類型。

2.4 其他檢測(cè)方法

除以上方法外，還有聲波檢測(cè)方法，熱成像方法等[4]。當(dāng)在35 kV高壓開關(guān)柜中檢測(cè)局部放電時(shí)，僅使用一種檢測(cè)方法，會(huì)導(dǎo)致不能以全面的方式接收局部放電信號(hào)。暫態(tài)地電壓檢測(cè)方法在檢測(cè)絕緣氣隙放電和尖端放電方面更為有效，但對(duì)沿面放電檢測(cè)的影響很小。特高壓檢測(cè)方法將受到金屬屏蔽影響。因此，要根據(jù)情況綜合應(yīng)用檢測(cè)方法。

3 檢測(cè)系統(tǒng)

（1）示波器TDS3034C：具有4通道測(cè)量功能，并可以提供300 MHz帶寬，采樣速率為每秒2.5×106點(diǎn)。通道輸入阻抗有兩個(gè)檔位：分別為50Ω和100 Ω可選擇，檢測(cè)要求連接探頭和示波器的同軸電纜的長(zhǎng)度和特性阻抗相同，并且每個(gè)通道的水平和垂直坐標(biāo)必須相同。

（2）便攜式開關(guān)柜UTP1的局部放電檢測(cè)器：由英國(guó)AE公司生產(chǎn)，該設(shè)備使用非接觸式檢測(cè)方法，具有超聲波檢測(cè)和暫態(tài)地電波檢測(cè)兩種模式。超聲波傳感器使用內(nèi)置非接觸傳感器，該傳感器在檢測(cè)儀上以分貝（dB）顯示，并具有聲音輸出功能?？梢允褂檬静ㄆ鞣治鰰r(shí)域信號(hào)特征，也可以使用頻譜分析儀分析頻域信號(hào)特征。

（3）超高頻傳感器M600：采用電容耦合原理來(lái)接收超高頻電磁波信號(hào)，具有兩個(gè)輸出端口，即RO輸出端口和HO輸出端口。經(jīng)過(guò)一系列檢波處理后的信號(hào)由RO端輸出，信號(hào)處于毫秒級(jí)，可檢測(cè)放電類型；HO端口輸出原始的PD局部放電信號(hào)，屬于納秒級(jí)可檢測(cè)原始放電波形或使用時(shí)差法進(jìn)行定位。

4 案例分析

以某220 V變電站為例，檢測(cè)局部放電。首先，確定檢測(cè)的位置。在實(shí)踐中，應(yīng)優(yōu)先考慮檢測(cè)容易放電的地方，例如35 kV高壓開關(guān)柜的母線連接處，開關(guān)和側(cè)面板支撐的絕緣部件等。如果檢測(cè)設(shè)備的狀況相對(duì)良好，則可以在開關(guān)柜中的母線跳線上檢測(cè)到放電。檢測(cè)過(guò)程采用超聲波檢測(cè)法、暫態(tài)地電壓檢測(cè)法、特高頻檢測(cè)法等技術(shù)。最后，需要分析最終檢測(cè)數(shù)據(jù)。在220 kV變電站中，高壓開關(guān)柜的電壓為35 kV，開關(guān)柜前置中置放大器的增益為23 dB，外部開關(guān)柜的增益小于20 dB，這意味著35 kV高壓開關(guān)柜沒有放電。此外，35 kV高壓開關(guān)柜高度依賴于外部環(huán)境，不是封閉的，最終的放電檢測(cè)結(jié)果高于正常水平。如果在變電站中檢測(cè)到少量放電，則應(yīng)加強(qiáng)對(duì)35 kV高壓開關(guān)柜的控制。一旦超過(guò)安全范圍，應(yīng)及時(shí)有效地處理以確保安全運(yùn)行。通過(guò)檢測(cè)35 kV高壓開關(guān)柜的局部放電，可以有效減少電力損耗，保證變電站的正常運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

35 kV高壓開關(guān)柜改進(jìn)檢測(cè)技術(shù)，需要增進(jìn)對(duì)專業(yè)檢測(cè)技術(shù)的理解和吸收。電力企業(yè)應(yīng)進(jìn)行定期培訓(xùn)，以增強(qiáng)技術(shù)人員的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確保檢測(cè)結(jié)果的有效性。同時(shí)，有必要及時(shí)更新檢測(cè)設(shè)備的綜合水平，建立科學(xué)的檢測(cè)和維護(hù)程序，可以有效地進(jìn)行局部放電檢測(cè)工作，減少局部放電引起事故的可能性，提高檢測(cè)效率以及檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用水平。