張思良（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局，廣東 肇慶 526060）

局部放電帶電檢測在高壓開關(guān)柜的應(yīng)用

張思良
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局，廣東 肇慶 526060）

摘 要：目前，高壓開關(guān)柜已廣泛用于電力系統(tǒng)中，高壓開關(guān)柜內(nèi)的電氣設(shè)備在長期運(yùn)行中必然存在由于電、熱、化學(xué)因素導(dǎo)致絕緣缺陷，電氣絕緣強(qiáng)度降低，出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，甚至發(fā)生突發(fā)性絕緣擊穿。因此，本文分析了兩種帶電檢測方法的原理，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣缺陷，最終實(shí)現(xiàn)“狀態(tài)檢修”。

關(guān)鍵詞：局部放電；高壓開關(guān)柜；帶電檢測；應(yīng)用

近年來，由于測試技術(shù)的進(jìn)步，使得局部放電帶電檢測成為可能。為了在停電試驗(yàn)周期內(nèi)發(fā)現(xiàn)一些絕緣缺陷，因此通過帶電檢測對高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，以便采取預(yù)防措施，避免突發(fā)停電事故。自從開展變電站高壓開關(guān)柜帶電檢測以來，在實(shí)際工作中已經(jīng)十分成熟地使用超聲波法﹑暫態(tài)對地電壓法（即TEV法）﹑紅外線溫度檢測法等方法。所以，將高壓開關(guān)柜試驗(yàn)工作的重點(diǎn)從“定期檢修”轉(zhuǎn)移到“狀態(tài)檢修”是切實(shí)可行的。

1 高壓開關(guān)柜帶電檢測技術(shù)的基本原理

1.1 暫態(tài)對地電壓法基本原理

當(dāng)高壓開關(guān)柜發(fā)生局部放電時(shí)，由于集膚效應(yīng)，先集中在與放電點(diǎn)相鄰的接地金屬柜表面，但不會(huì)直接穿透柜體，與此同時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生無線電頻率范圍內(nèi)的電磁波，并向各個(gè)方向傳播出去，傳播過程中可以通過金屬柜上的小孔和縫隙，從柜內(nèi)泄漏到外表面，而這些小孔和縫隙大多是外殼或其它絕緣部件周圍的間隙。在電磁波傳播的過程中，會(huì)在接地的金屬柜上產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)接地電壓，這電壓的范圍是在1mV～1V，存在時(shí)間很短，只有幾個(gè)納秒的上升時(shí)間，通過設(shè)備的金屬箱體外表面而傳到大地。TEV法采用的是對數(shù)單位“dB”來表示放電的強(qiáng)度，因此發(fā)生局部放電時(shí)，可利用單只電容耦合式傳感器在高壓開關(guān)柜的接地金屬外殼上進(jìn)行探測。

1.2 超聲波法基本原理

當(dāng)柜內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生局部放電時(shí)，因?yàn)榉肿娱g的劇烈碰撞，放電會(huì)以聲波的形式傳播出去。放電產(chǎn)生的聲波的頻率范圍很寬，會(huì)在幾Hz到幾MHz之間， 其中當(dāng)頻率低于20kHz的聲波易被人聽到，而高于這頻率的聲波需要超聲波傳感器才可收到，而且人在自然環(huán)境下無法聽到和感受到這頻率的聲波。聲能是從小到大變化的，隨著聲波傳播過程中，聲音頻率越高，其衰減也會(huì)越來越快。因此，當(dāng)高壓開關(guān)柜發(fā)生放電時(shí)，其產(chǎn)生的超聲波信號會(huì)從開關(guān)柜的接縫處或空氣間隙傳播出來，然后通過傳感器測量超聲波信號的聲壓，可以根據(jù)聲音的衰減情況來推測出放電的強(qiáng)弱和位置。

目前，高壓開關(guān)柜試驗(yàn)的帶電測試主要項(xiàng)目為：超聲波法檢測﹑TEV法檢測。通過結(jié)合超聲波法與TEV法的帶電檢測和巡視情況，在不停電的狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)狀態(tài)評估的目的，指導(dǎo)完成設(shè)備的“狀態(tài)檢修”工作，減少停電次數(shù)，更容易發(fā)現(xiàn)潛伏的絕緣缺陷，有效地預(yù)防由于絕緣劣化所造成的事故。

1.3 高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測使用情況

局部放電聲電波檢測儀小巧方便，由電容耦合傳感器﹑數(shù)據(jù)采集及輸入單元﹑數(shù)據(jù)處理單元等部分組成，包含TEV法和超聲波法兩種檢測方法。使用TEV法能夠檢測出局部放電幅值（dB）﹑脈沖數(shù)量﹑周期﹑放電嚴(yán)重度，可以切換多種檢測模式。使用超聲波法能夠檢測出聲波幅值（dB），通過調(diào)整增益去提高精度，通過傳感器將聲波轉(zhuǎn)換為電信號，最后進(jìn)入信號采集系統(tǒng)。

在開展開關(guān)柜局部放電檢測前，先對儀器進(jìn)行自檢，然后測量環(huán)境背景噪聲的大小。由于開關(guān)柜外部的一些聲源發(fā)出的電磁波也可能在開關(guān)柜上產(chǎn)生瞬時(shí)電壓，其中包括架空線絕緣子﹑變壓器進(jìn)線套管﹑強(qiáng)的無線電信號﹑附近高速公路的車流量甚至是不連接到開關(guān)柜的金屬體等，因此測量背景噪聲時(shí)需要記下至少三次的幅值，并取平均值作為環(huán)境噪聲的讀數(shù)。

開始測量時(shí)，檢測點(diǎn)應(yīng)在柜前中部和下部，柜后的上﹑中下部進(jìn)行選擇，信號也盡可能選擇較大部位，如電纜盒﹑電流互感器室﹑母排室﹑斷路器以及電壓互感器等中心位置。使用暫態(tài)對地電壓法測量時(shí)，應(yīng)使探頭垂直地與在其要測量的金屬體接觸，不能留有空隙，使用超聲波法檢測時(shí)，傳感器應(yīng)靠近金屬空隙﹑觀察窗等聲波信號容易泄漏部位。

2 高壓開關(guān)柜采用局部放電帶電檢測的實(shí)踐案例

案例1：在某變電站的高壓開關(guān)室檢測局部放電時(shí)，發(fā)現(xiàn)10kV#1電容器組5131開關(guān)柜有劇烈聲響，但很難發(fā)現(xiàn)震動(dòng)位置和是否發(fā)生局部放電。試驗(yàn)人員利用TEV法檢測到局部放電幅值在40dB以上，而周圍的開關(guān)柜放電幅值都在10dB以下，使用超聲波法去檢測該開關(guān)柜時(shí)，越靠近開關(guān)柜前方下部，幅值和聲音越大，通過耳機(jī)可以清晰地聽到“滋滋滋”的放電聲。因此，初步判斷，該柜內(nèi)斷路器下方出線處有局部放電現(xiàn)象。通過停電來查找故障點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線上的固定螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)生局部放電時(shí)螺栓會(huì)震動(dòng)現(xiàn)象，特別大電流通過時(shí)，形成懸浮電位，造成局部放電，該故障屬于安裝不當(dāng)而引起懸浮放電，若長時(shí)間帶故障運(yùn)行，對開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備將會(huì)造成不可預(yù)估的損害，同時(shí)也證明了帶電檢測的有效性和可行性。

案例2：在某變電站高壓開關(guān)室日常巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)，10kV某線路5211開關(guān)柜有異常發(fā)熱現(xiàn)象，柜內(nèi)溫度比周圍的高出5℃以上。經(jīng)TEV法檢測發(fā)現(xiàn)該開關(guān)柜后方上部的放電幅值很高，達(dá)到了35dB以上，而該開關(guān)柜其它部位不到10dB。通過定位發(fā)現(xiàn)，初步判斷柜內(nèi)母排處有疑似局部放電現(xiàn)象，后經(jīng)停電檢修發(fā)現(xiàn)的確是母排上絕緣子開裂引起的，說明通過帶電檢測技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)除設(shè)備以外的絕緣缺陷，增強(qiáng)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

結(jié)論

應(yīng)逐步加強(qiáng)局部放電帶電檢測技術(shù)在高壓開關(guān)柜的應(yīng)用，積累數(shù)據(jù)作為其狀態(tài)檢修的參考依據(jù)。局部放電帶電檢測已列入到高壓開關(guān)柜的預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目，規(guī)程明確說明開關(guān)柜局部放電帶電檢測周期為投產(chǎn)后半年，運(yùn)行中每半年一次。

由于高壓開關(guān)柜中設(shè)備停電試驗(yàn)周期為6年，在兩次停電試驗(yàn)間隔很難發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，由于設(shè)備絕緣性故障都從局部放電開始，因此，運(yùn)用帶電檢測發(fā)現(xiàn)設(shè)備的放電強(qiáng)弱，替代停電試驗(yàn)，避免突發(fā)性的絕緣擊穿事故發(fā)生。

采用帶電檢測有利于合理調(diào)整試驗(yàn)方式，放寬柜內(nèi)設(shè)備的停電試驗(yàn)周期，減輕人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，經(jīng)濟(jì)效益更加符合實(shí)際。因此，應(yīng)提高高壓開關(guān)柜狀態(tài)檢修方案的可行性﹑建立高壓開關(guān)柜設(shè)備狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫（包括設(shè)備信息﹑停電操作﹑停電試驗(yàn)報(bào)告﹑局部放電帶電檢測報(bào)告等），準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)設(shè)備的絕緣缺陷。

參考文獻(xiàn)

[1]江濤，朱興剛，江明，史云玲.開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（03）：54-56.

中圖分類號：TP207

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A