王 崢

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門(mén)供電局,廣東 江門(mén) 529000）

0 前言

在我國(guó)配網(wǎng)系統(tǒng)中，隨著10kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的絕緣缺陷及接觸不良等問(wèn)題的頻繁發(fā)生，給開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行造成了嚴(yán)重的安全隱患，這就要求必須加強(qiáng)10kV開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)。由于開(kāi)關(guān)柜發(fā)生故障前，會(huì)產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，為此通過(guò)對(duì)局部放電的檢測(cè)來(lái)綜合診斷開(kāi)關(guān)柜絕緣隱患的相關(guān)信息，將事故隱患消除在萌芽狀態(tài)，以保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1 局部放電檢測(cè)技術(shù)

1.1 地電波（TEV）檢測(cè)技術(shù)

開(kāi)關(guān)柜在發(fā)生局部放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁波，通過(guò)金屬外殼上的孔洞向四周傳播。當(dāng)電磁波傳播至開(kāi)關(guān)柜表面時(shí)，通過(guò)集膚效應(yīng)作用，金屬殼外表面將形成一種對(duì)地電壓信號(hào)，即TEV，它的大小與局部放電的激烈程度、開(kāi)關(guān)柜電壓等級(jí)及放電點(diǎn)的遠(yuǎn)近有直接關(guān)系。通過(guò)檢測(cè)局部放電產(chǎn)生的TEV信號(hào)，不僅可以對(duì)局部放電做定量測(cè)試，又可通過(guò)同一放電源到不同位置的時(shí)間差異來(lái)對(duì)局部放電進(jìn)行定位，同時(shí)還能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的10kV開(kāi)關(guān)柜局部放電做定位在線監(jiān)測(cè)[1]。采用TEV定位法，要優(yōu)于采用電磁波信號(hào)強(qiáng)度比較來(lái)確定放電點(diǎn)的方法，主要因?yàn)殡姶挪ń?jīng)過(guò)多次反射，將會(huì)影響幅值的測(cè)量結(jié)果[2]。

1.2 超聲波（AE）定位監(jiān)測(cè)技術(shù)

超聲波定位法是根據(jù)電力設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生局部放電的超聲波傳播方向和時(shí)間來(lái)確定放電位置的，常用的方法有V型曲線定位法、順序定位法和雙曲面定位法[3]。由于超聲波在固體設(shè)備中的傳播速度較快，但也衰減得更快，為此超聲波是很難穿透電力設(shè)備金屬外殼，可用于具有開(kāi)口或裂縫的檢測(cè)。因此，對(duì)于10kV開(kāi)關(guān)柜子的檢測(cè)，可以選擇散熱孔、開(kāi)關(guān)柜棱角縫隙作為傳感器放置點(diǎn)，離放電點(diǎn)越近，聲音就越大，其超聲信號(hào)就越強(qiáng)。對(duì)放電點(diǎn)準(zhǔn)確定位，可利用空間幾何方法，結(jié)合不同位置的超聲傳感器所測(cè)出的時(shí)延來(lái)計(jì)算局部放電位置。

1.3 超高頻（UHF）檢測(cè)技術(shù)

超高頻檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)超高頻傳感器對(duì)電力設(shè)備中局部放電時(shí)產(chǎn)生的超高頻信息進(jìn)行檢測(cè)[4]。對(duì)于10kV開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生局部放電時(shí)，產(chǎn)生的超高頻電磁波范圍在300MHz~3GHz內(nèi)。超高頻檢測(cè)技術(shù)可以有效避免現(xiàn)場(chǎng)的電暈干擾，主要因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的電暈干擾產(chǎn)生的電磁波在300MHz以下，并且超高頻檢測(cè)技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較高的靈敏度，可實(shí)現(xiàn)局部放電檢測(cè)、絕緣缺陷類型識(shí)別等。采用超高頻檢測(cè)技術(shù)時(shí)，一般采用時(shí)差法，根據(jù)電磁波傳播速度和采用分辨率較高的示波器接受到統(tǒng)一電源的信號(hào)時(shí)間差來(lái)確定放電源的位置，從而實(shí)現(xiàn)放電點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。

2 10kV開(kāi)關(guān)柜局部放電綜合診斷方法的應(yīng)用

2.1 仿真模型建立

對(duì)于局部放電檢測(cè)技術(shù)在10kV開(kāi)關(guān)柜局部放電中的應(yīng)用，首先，建立開(kāi)關(guān)柜仿真模型，如圖1、2所示，分別表示SM 6開(kāi)關(guān)柜外形示意圖和仿真模型圖[5]。通過(guò)將開(kāi)關(guān)柜分成兩個(gè)空間，分別為A和B，并在仿真模型中作無(wú)縫處理。考慮到開(kāi)關(guān)柜材料采用是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%~2.12%的鐵碳合金，對(duì)于局部放電仿真激勵(lì)源的設(shè)置，應(yīng)設(shè)為0~200MHz的高斯脈沖。在局部放電檢測(cè)中，因激勵(lì)源脈沖寬度、脈沖幅值及檢測(cè)距離對(duì)TEV檢測(cè)有重要影響，隨著脈沖寬度的增加，檢測(cè)點(diǎn)的TEV強(qiáng)度將越來(lái)越小，即TEV定位法的檢測(cè)能力隨著局部放電的速度增加而減??；同理，檢測(cè)點(diǎn)的TEV波形幅值是隨著檢測(cè)距離的增加而減??；而檢測(cè)點(diǎn)的TEV波形強(qiáng)度隨著激勵(lì)源脈沖幅值的增加而增加。

圖1 開(kāi)關(guān)柜外形示意圖

圖2 開(kāi)關(guān)柜仿真模型圖

2.2 實(shí)際應(yīng)用案例

江門(mén)供電局開(kāi)展10kV開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)5年以上，結(jié)合實(shí)際工作和國(guó)內(nèi)外電網(wǎng)公司在狀態(tài)檢測(cè)方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，利用了TEV、AE等檢測(cè)技術(shù)和便攜式Ultra TEV Plus+、移動(dòng)式在線PDM 03等設(shè)備手段，有效地發(fā)現(xiàn)了多起存在故障和缺陷的開(kāi)關(guān)柜案例。

以110kV農(nóng)林站高壓室10kV開(kāi)關(guān)柜為例。在常規(guī)的預(yù)試工作中，試驗(yàn)人員對(duì)站內(nèi)10kV開(kāi)關(guān)柜局部放電情況做普測(cè)檢測(cè)，使用便攜式UltraTEV Plus+，運(yùn)用TEV、AE等檢測(cè)技術(shù)，經(jīng)過(guò)幅值比較發(fā)現(xiàn)：AE檢測(cè)正常，而TEV檢測(cè)時(shí)500開(kāi)關(guān)柜幅值最大，隨著距離的延伸，附近TEV幅值逐漸減小，判定500開(kāi)關(guān)柜為內(nèi)部放電最大可能的局放源，測(cè)試情況如圖3所示。

圖3 普測(cè)TEV最大幅值橫向比較

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的診斷及確認(rèn)，繼續(xù)使用移動(dòng)式在線PDM 03對(duì)500開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行復(fù)測(cè)分析，根據(jù)普測(cè)實(shí)際情況，設(shè)定合理的信號(hào)通道布置，情況如表1所示。通過(guò)連續(xù)性的在線監(jiān)測(cè)和定位分析，最終確認(rèn)500開(kāi)關(guān)柜上部為實(shí)際局放源。

表1 在線監(jiān)測(cè)信號(hào)通道布置情況

對(duì)在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)做診斷分析發(fā)現(xiàn)：通道②監(jiān)測(cè)到的局放脈沖與系統(tǒng)總的脈沖趨勢(shì)吻合，兩條曲線基本重疊；連續(xù)的TEV幅值監(jiān)測(cè)也發(fā)現(xiàn)基本在34-36dB之間。情況如圖4所示，從而進(jìn)一步判定500開(kāi)關(guān)柜上部為實(shí)際局放源。

3 總結(jié)

通過(guò)多種檢測(cè)方法和手段相結(jié)合的方式，開(kāi)展站內(nèi)10kV開(kāi)關(guān)柜局部放電的診斷分析，能夠更加真實(shí)地反映開(kāi)關(guān)柜實(shí)際運(yùn)行的真實(shí)情況，有效識(shí)別放電源的位置，從而為開(kāi)關(guān)柜的故障檢修提供更為堅(jiān)實(shí)的依據(jù)，這對(duì)于保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。在實(shí)際工作中，根據(jù)開(kāi)關(guān)柜的具體運(yùn)行工況，采用基于TEV、AE、UHF的局部放電檢測(cè)技術(shù)對(duì)其局部放電進(jìn)行診斷和排查，對(duì)消除設(shè)備隱患，避免意外停電事故的發(fā)生，保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圖4 脈沖數(shù)與總脈沖關(guān)系圖

[1]國(guó)家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技術(shù)部.電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用典型案例[M].中國(guó)電力出版社，2012（07）:358-359.

[2]胡冉，張順斌.10kV開(kāi)關(guān)柜局部放電在線檢測(cè)仿真分析及應(yīng)用[J].廣東電力，2011（08）:87-90.

[3]王俊波，章濤，李國(guó)偉.在線檢測(cè)10kV開(kāi)關(guān)柜局部放電方法研究[J].絕緣材料，2011（06）:60-64.

[4]楊柳，張顯聰，李徽勝.110kV玉樹(shù)站高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電綜合診斷與分析[J].電氣技術(shù)，2014（0）:72-76+85.

[5]王流火，呂鴻，王增彬，李興旺，吳吉，龐小峰.開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)定位技術(shù)的應(yīng)用研究[J].廣東電力，2014（04）:91-94+104.