李秀廣 吳旭濤 韓四滿 郝金鵬 田 祿

（1.國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院，銀川 750001； 2.寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，銀川 750021）

超高頻法（UHF）是目前國際上公認(rèn)的、最適合現(xiàn)場使用的局部放電檢測(cè)技術(shù)，其有效性得到一致認(rèn)同。目前，這種靈敏的、幾乎無干擾的技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于高壓電力設(shè)備的局部放電在線監(jiān)測(cè)或巡檢工作。SF6電流互感器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中要求其局部放電量要小于5pC[1-2]，現(xiàn)場運(yùn)行時(shí)，由于結(jié)構(gòu)及干擾等多種原因，使SF6電流互感器的局部放電巡檢工作很難有效開展。為此，筆者通過SF6電流互感器超高頻局部放電檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，開發(fā)出一套能夠用于在線及帶電檢測(cè)的SF6電流互感器超高頻局放診斷系統(tǒng)。為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的有效性及準(zhǔn)確性，在實(shí)驗(yàn)室通過與傳統(tǒng)脈沖電流法、外置式超高頻測(cè)試法進(jìn)行了對(duì)比研究分析。

1 試驗(yàn)裝置

1.1 試品介紹

試品型號(hào)：LVQB-110W2；最高工作電壓：126kV；額定絕緣水平：230kV；海拔：1200m；額定SF6氣體絕對(duì)壓力：0.40MPa；補(bǔ)氣壓力：0.35MPa。

SF6電流互感器內(nèi)部超高頻傳感器的安裝位置及屏蔽線的引出，如圖1、圖2所示，經(jīng)驗(yàn)證，超高頻傳感器及屏蔽線安裝位置不會(huì)對(duì)互感器各項(xiàng)指標(biāo)產(chǎn)生影響[3]。

圖1 SF6 電流互感器內(nèi)部超高頻傳感器安裝位置

圖2 屏蔽線在電流互感器下部的引出處理

1.2 試驗(yàn)儀器及設(shè)備

無局放 1000kV 串聯(lián)諧振耐壓裝置一套，1000kV 高壓交流分壓器一臺(tái)，局部放電測(cè)試儀1 臺(tái)。

1.3 試品及試驗(yàn)裝置的檢測(cè)

首先對(duì)試品施加230kV的工頻電壓，耐受1min，無異常后進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，試驗(yàn)現(xiàn)場情況如圖3所示，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

圖3 模擬缺陷前的檢查試驗(yàn)

表1 西安中新電力設(shè)備制造有限公司電流互感器模擬 缺陷前局部放電試驗(yàn)結(jié)果

1.4 試品試驗(yàn)結(jié)果分析

由表1測(cè)試結(jié)果可知，模擬用的SF6電流互感器在做人工放電缺陷前各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均合格。

2 比對(duì)試驗(yàn)

2.1 盆式絕緣子附著金屬絲模擬試驗(yàn)

1）試驗(yàn)內(nèi)容

在SF6電流互感器內(nèi)部盆式絕緣子附著金屬絲模擬沿面放電，試品如圖4所示。試驗(yàn)時(shí)，由0-1.7Um/3 kV 的過程逐級(jí)升高試驗(yàn)電壓，使用超高頻局部放電測(cè)試儀與脈沖電流法局部放電測(cè)試儀同步測(cè)試比較[4]。

圖4 金屬絲附著點(diǎn)

2）試驗(yàn)結(jié)果

脈沖電流法試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，測(cè)試背景為4pC，超高頻測(cè)試結(jié)果如圖6至圖9所示，兩種方法測(cè)量結(jié)果見表2。

圖5 脈沖電流法試驗(yàn)結(jié)果

圖6 升壓至60kV 時(shí)，內(nèi)置式超高頻測(cè)試結(jié)果

圖7 升壓至70kV 時(shí)，內(nèi)置式超高頻測(cè)試結(jié)果

圖8 升壓至80kV 時(shí)，內(nèi)置式超高頻測(cè)試結(jié)果

圖9 升壓至90kV 以后時(shí)，內(nèi)置式超高頻測(cè)試結(jié)果

表2 兩種測(cè)試方法測(cè)量結(jié)果

（續(xù)）

3）試驗(yàn)結(jié)果分析

在電流互感器盆式絕緣子附著金屬絲的模擬試驗(yàn)中，超高頻在線監(jiān)測(cè)裝置測(cè)試結(jié)果與脈沖電流法測(cè)試結(jié)果保持了高度的一致性。在試驗(yàn)電壓較低（60～80kV）時(shí)，超高頻在線測(cè)試能夠明顯看到有放電現(xiàn)象，而脈沖電流法也可看到放電量有增長，但是儀器界面反應(yīng)出的測(cè)試圖譜為間歇性，需要有經(jīng)驗(yàn)的試驗(yàn)人員持續(xù)不斷的觀測(cè)，對(duì)圖譜作出分析判斷，電壓升高時(shí)，兩臺(tái)儀器都可看到明顯的局部放電圖譜。在放電定量上，脈沖電流法測(cè)試結(jié)果由6.3pC/60kV 增長至2533pC/120kV，放電量增長了400 多倍，超高頻在線監(jiān)測(cè)儀由-75dB/60kV 增長至-60dB/120kV，增量為15dB。

2.2 帶缺陷盆式絕緣子模擬試驗(yàn)

1）試驗(yàn)內(nèi)容

在SF6電流互感器內(nèi)部采用帶缺陷的盆式絕緣子，模擬懸浮放電，試品如圖10所示。試驗(yàn)時(shí)，由0～1.2Um/3 kV 的過程逐級(jí)升高試驗(yàn)電壓，使用超高頻局部放電測(cè)試儀與脈沖電流法局部放電測(cè)試儀同步測(cè)試比較。

圖10 帶缺陷的盆式絕緣子

2）試驗(yàn)結(jié)果

脈沖電流法試驗(yàn)結(jié)果如圖11所示，背景放電量為3.25pC，超高頻測(cè)試結(jié)果如圖12、圖13所示，幾種方法對(duì)比見表3。

圖11 脈沖電流法試驗(yàn)結(jié)果

圖12 使用外置UHF 傳感器測(cè)試

圖13 使用內(nèi)置UHF 傳感器測(cè)試

表3 幾種方法測(cè)試結(jié)果對(duì)比

3）試驗(yàn)結(jié)果分析

此項(xiàng)模擬試驗(yàn)，超高頻法采取內(nèi)置在線監(jiān)測(cè)與外置傳感器檢測(cè)兩種方法進(jìn)行對(duì)比。由圖譜可見，內(nèi)置傳感器測(cè)試到的放電量為-23dB，外置傳感器測(cè)試到的放電量為-40dB，模型判斷方面，在線監(jiān)測(cè)判斷為100%懸浮放電，外置傳感器判斷為73.3%懸浮放電。脈沖電流法與超高頻法在發(fā)現(xiàn)局放時(shí)保持一致。

3 最小可檢測(cè)的局放靈敏度試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)方法

在盆式絕緣子上粘貼了一根直徑φ0.5×50mm的銅絲，用于模擬盆式絕緣子表面的缺陷，然后把該盆式絕緣子安裝到110kV 的SF6電流互感器內(nèi)部，施加試驗(yàn)電壓，并通過常規(guī)局放儀監(jiān)視其放電量大小，同時(shí)使用PDM1000 超高頻局放檢測(cè)儀，對(duì)內(nèi)置式超高頻局放傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和分析。

3.2 測(cè)試結(jié)果

1）電壓60～70kV 時(shí)（約50pC），可檢測(cè)到強(qiáng)度為-75dBm 的超高頻信號(hào)，局放圖譜如圖14所示。

圖14 60～70kV 測(cè)試結(jié)果

2）電壓70～90kV 時(shí)（約100pC），可檢測(cè)到強(qiáng)度為-70dBm 的超高頻信號(hào)，局放圖譜如圖15所示。

圖15 70～90kV 測(cè)試結(jié)果

3）電壓90～110kV 時(shí)（約150pC），可檢測(cè)到強(qiáng)度為-67dBm 的超高頻信號(hào)，局放圖譜如圖16所示。

4）電壓>110kV 時(shí)（約400pC），可檢測(cè)到強(qiáng)度為-58dBm 的超高頻信號(hào)，局放圖譜如圖17所示。

圖16 90～110kV 時(shí)測(cè)試結(jié)果

圖17 電壓＞110kV 時(shí)測(cè)試結(jié)果

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

在上述情況下，采用內(nèi)置式超高頻局放檢測(cè)方式，可靈敏檢測(cè)到50pC（相當(dāng)于脈沖電流法）的盆式絕緣子沿面放電缺陷，并可準(zhǔn)確診斷出缺陷的類型。

4 最大可檢測(cè)到局放強(qiáng)度試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)方法

將具有缺陷的盆式絕緣子裝入SF6電流互感器，并施加較高電壓，并通過常規(guī)局放儀監(jiān)視其放電量大小，同時(shí)使用PDM1000 超高頻局放檢測(cè)儀，對(duì)內(nèi)置式超高頻局放傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和分析。

4.2 測(cè)試結(jié)果

當(dāng)電壓加到80kV 時(shí)（約7000pC），檢測(cè)到的超高頻信號(hào)強(qiáng)度高達(dá)-23dBm（不接衰減器時(shí)儀器的最大量程為-20dBm），且放電信號(hào)非常平穩(wěn)，表現(xiàn)出典型的懸浮放電特征。此時(shí)的局放超高頻譜圖如下所示：

圖18 80kV 時(shí)局放超高頻譜圖

4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

在上述情況下，采用內(nèi)置式超高頻檢測(cè)方式，最大可檢測(cè)到嚴(yán)重的、放電量高達(dá)7000pC（相當(dāng)于脈沖電流法）以上的盆式絕緣子放電缺陷，且可準(zhǔn)確診斷出缺陷的類型。如果在傳感器輸出插座上安裝信號(hào)衰減器，可用于檢測(cè)更大的放電信號(hào)。

5 結(jié)論

本文通過模擬缺陷前SF6電流互感器試驗(yàn)、盆式絕緣子附著金屬絲模擬試驗(yàn)、帶缺陷盆式絕緣子模擬試驗(yàn)、最小可檢測(cè)的局放靈敏度試驗(yàn)、最大可檢測(cè)到局放強(qiáng)度試驗(yàn)，驗(yàn)證了SF6電流互感器超高頻局放診斷系統(tǒng)有效性與準(zhǔn)確性，該系統(tǒng)可應(yīng)用于SF6電流互感器絕緣狀態(tài)的檢測(cè)，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的潛伏性故障并提供預(yù)警信息，準(zhǔn)確的判斷其故障狀態(tài)和嚴(yán)重程度，這對(duì)于運(yùn)行和檢修決策有重要意義。

[1] 凌子恕.高壓互感器技術(shù)手冊(cè)[M].北京: 中國電力出版社,2005.

[2] 國家電網(wǎng)公司生變電[2010]11號(hào).電力設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)規(guī)范(試行) [S].

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