曹 捷（廈門(mén)ABB開(kāi)關(guān)有限公司 ，福建　廈門(mén)　361000）

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10kV開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)初探

曹 捷
（廈門(mén)ABB開(kāi)關(guān)有限公司 ，福建廈門(mén)361000）

摘要：10kV的開(kāi)關(guān)柜是中國(guó)配網(wǎng)系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備，它的運(yùn)行直接關(guān)系著系統(tǒng)的供電。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的絕緣缺欠或劣化、觸碰不良等都會(huì)成為其運(yùn)行的隱患，而這些隱患在設(shè)施運(yùn)行的情況下又很難發(fā)現(xiàn)。使這些問(wèn)題得到解決，我們向大家介紹一種局部放電的檢測(cè)方法，這種方法的實(shí)現(xiàn)需要引入電波、超聲波以及高頻等技術(shù)的幫助。此辦法能為評(píng)估開(kāi)關(guān)柜循環(huán)狀態(tài)和檢修工程提供相當(dāng)豐富的數(shù)字化依據(jù)，全面保證電壓為10kV的開(kāi)關(guān)柜正常運(yùn)作。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)柜；局部放電；超聲波

因10kV金屬封閉式開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行方面安全可靠度較高，故而很受用電大戶及變電站的青睞。所以，保證開(kāi)關(guān)柜安全運(yùn)行的關(guān)鍵是實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)、合理的預(yù)判以及可靠的檢修傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗(yàn)技術(shù)，主要是依靠檢查絕緣性能。該方法會(huì)對(duì)設(shè)備中的固體絕緣造成累積性損壞，而且要將設(shè)備斷電，這就降低了給用戶供電的可靠性。開(kāi)關(guān)柜若有故障隱患，在故障前期往往會(huì)發(fā)生放電問(wèn)題，所以依靠監(jiān)測(cè)放電問(wèn)題，可以判斷出絕緣隱患的有關(guān)情況。10kV開(kāi)關(guān)柜中，其發(fā)生放電的情形主要有表面、內(nèi)部及電暈等放電。放電時(shí)，能量大部分通過(guò)電磁、聲波及氣體的方式得以散發(fā)，局部放電檢測(cè)的核心物理指標(biāo)就是這些。目前對(duì)局部放電檢測(cè)比較實(shí)用的是以TEV、AE、UHF原理為基礎(chǔ)的測(cè)試方法。

1 TEV法、AE法、UHF法的檢測(cè)原理及特點(diǎn)

1.1 TEV檢測(cè)技術(shù)

高壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)生局部的放電的情況下，可以出現(xiàn)電磁波，其能夠根據(jù)金屬外部的間隙由開(kāi)關(guān)柜里釋放于外層部分。在電磁波運(yùn)輸至開(kāi)關(guān)柜外部的情況下，其可以于觸碰地面的金屬外部出現(xiàn)暫態(tài)低電壓，它的波動(dòng)出于單個(gè)毫伏到單個(gè)伏的領(lǐng)域里，同時(shí)會(huì)瞬間就消失，普遍僅僅存在單位納秒的范圍之內(nèi)。能夠選擇傳感器緊抓此TEV信號(hào)，進(jìn)而對(duì)非整體的放電行為進(jìn)行檢驗(yàn)。

檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行的狀態(tài)高水平的專業(yè)能力是不必要的，相關(guān)人員能夠很簡(jiǎn)單的由TEV測(cè)試儀清晰的得到幅值、脈沖數(shù)及烈度三個(gè)指標(biāo)。

檢測(cè)過(guò)程中把傳感器觸碰到開(kāi)關(guān)柜具備開(kāi)口及孔隙的金屬外部，由于局部的放電引起的TEV信號(hào)的大小和地區(qū)放電的大小還有放電位置的是緊密聯(lián)系的，與放電位置的傳感器距離小的，獲取的TEV幅度也就更多，因此可以根據(jù)TEV信號(hào)幅度對(duì)比明確現(xiàn)階段展現(xiàn)出不安全性的開(kāi)關(guān)柜。此外，TEV測(cè)試體系單單呈遞的是幅值、脈沖數(shù)和烈度三項(xiàng)指標(biāo)，不可以明確的展示內(nèi)部存在問(wèn)題的類別。

當(dāng)進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，既需要掌握局方的特性及大小，換句話而言指的是幅值及脈沖數(shù)，同時(shí)應(yīng)該考慮實(shí)際的定位局部的放電的出現(xiàn)，這是極其重要的。TEV測(cè)試系統(tǒng)以及一系列的傳感應(yīng)器，將其各自放置于金屬箱體的不一樣的位置，選擇非整體的放電信號(hào)的順序，根據(jù)探測(cè)器的階段的不同可以得到差放電出現(xiàn)的實(shí)際位置的相應(yīng)的數(shù)據(jù)。然而由于TEV信號(hào)具有不高的頻率，減少速度很慢，可以出現(xiàn)不少的局部放電源，這種情況下可以彼此實(shí)施干擾，導(dǎo)致定位不明確及耗費(fèi)太久的時(shí)間。

1.2 AE檢測(cè)技術(shù)

電力裝置里面出現(xiàn)的非整體的放電信號(hào)的情況下，可以出現(xiàn)沖擊的振動(dòng)。超聲波法根據(jù)裝置腔體外層位置放置超聲波傳感器以對(duì)非整體放電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。

AE法的主要特性為傳感器和電力裝置的電氣回路不存在緊密的關(guān)聯(lián)性，沒(méi)有被電氣部分所影響，然而現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的情況下不難被四周的條件噪聲及裝置振動(dòng)所作用。超聲波在固體里具有很快的傳播速率，然而減速也不慢，所以起不易射透裝置的金屬殼，因此規(guī)定裝置需要有能夠被測(cè)量的開(kāi)口及縫隙。與此同時(shí)超聲波表現(xiàn)出一定的方向性，傳感器需要放置于局放源才具有一定的靈敏性。

超聲法應(yīng)該根據(jù)很多的不一樣方位的超聲傳感器得出的時(shí)間，選擇空間幾何策略得出局部放電源的地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)局部放電的清晰的定位。

1.3 UHF檢測(cè)技術(shù)

局部放電檢測(cè)UHF法工作原理是根據(jù)傳感器監(jiān)測(cè)電力裝置里非整體放電過(guò)程中出現(xiàn)的超高頻電磁波信號(hào)，進(jìn)而得出非整體放電的有關(guān)的數(shù)據(jù)，做到非整體放電監(jiān)測(cè)。因?yàn)殡姇灨蓴_關(guān)鍵是于小于300MHz頻下，所以UHF法全面的不受到電暈等影響，展現(xiàn)出很強(qiáng)的靈敏性及抗干擾性。UHF信號(hào)能夠傳輸示波器等信號(hào)解決裝置，做到局部的放電帶電監(jiān)測(cè)、定位還有缺陷種類鑒定等。

UHF法非整體放電定位原理及TEV法同時(shí)屬于時(shí)差法。將UHF信號(hào)傳播進(jìn)擁有很高分辨率示波器，根據(jù)測(cè)定時(shí)間差能夠清晰鑒定非整體放電信號(hào)的地點(diǎn)。UHF信號(hào)屬于ns類別的，頻率大，多局放源彼此影響不大，定位耗時(shí)不長(zhǎng)同時(shí)具有很高的精準(zhǔn)性。

UHF信號(hào)頻率大且衰減快，外界干擾信號(hào)能夠根據(jù)屏蔽策略以適當(dāng)?shù)奶幚恚F(xiàn)場(chǎng)方便的額途徑則為把傳感器選擇屏蔽金屬布裹嚴(yán)實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)通過(guò)測(cè)量得出的策略是極其妥善的。

2 現(xiàn)場(chǎng)局放測(cè)試與分析

一個(gè)變電站10kV髙壓室總包含了開(kāi)關(guān)柜的數(shù)量為17。于12年4月23日，選擇TEVplus實(shí)施檢測(cè)的時(shí)候找出502柜TEV幅值不小，相關(guān)檢測(cè)者于是選擇TEV、AE還有UHF策略檢測(cè)502柜，并進(jìn)行定位。

2.1 TEV法測(cè)試

便攜式TEV非整體放電測(cè)試儀得到的信息如圖1，幅值比較見(jiàn)表1。由表1里能夠清晰指出，信號(hào)極限值于502柜門(mén)上方位置，和502柜距離越小的信號(hào)幅值更多，信號(hào)多少于502開(kāi)關(guān)柜位置存在極限值。正如上述所述，局部放電出現(xiàn)的TEV信號(hào)的多少和局部放電的大小還有放電位置的距離存在著一定的關(guān)聯(lián)性，和放電位置的距離越小的傳感器獲得的TEV幅值就更大，這充分指出了502開(kāi)關(guān)柜里具有局部存在放電現(xiàn)象。

（1）AE法測(cè)試

選擇圣泰PDM1000超聲波測(cè)試如圖2所示。圖譜展示出顯著的饅頭波特征意味著柜里具有局放源。

（2）UHF法測(cè)試

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試設(shè)備選擇清華大學(xué)開(kāi)發(fā)出的便攜式高頻非整體的檢測(cè)體系，頻率是于300MHz～lGHz，存在ns類別的HO輸出位置及ms類別的RO輸出位置。根據(jù)兩個(gè)HO傳輸?shù)牟ㄐ螘r(shí)間差能夠做到非整體放電定位，根據(jù)RO傳輸?shù)牟ㄐ窝芯勘容^以鑒定放電級(jí)別。

實(shí)施UHF普査證明，不包括502在內(nèi)的別的開(kāi)關(guān)柜都沒(méi)有找出局部的放電信號(hào)。這和TEV法及AE法檢測(cè)得出的結(jié)論保持一致。

清華M600超高頻測(cè)試HO輸出信號(hào)及RO輸出信號(hào)的波形圖如圖3所示和圖4所示。由波形能夠得出，放電頻率不低。由圖4的得出了，存在顯著的尖峰，相對(duì)穩(wěn)定不易變化，正負(fù)半波時(shí)候基本具有均衡性，幅度同時(shí)不會(huì)變化，把此放電位置叫做代表性的金屬懸浮放電@1。幅值的多少應(yīng)該是開(kāi)關(guān)柜里的不一樣的放電源引起的，為多位置放電。根據(jù)HO輸出位置定位502開(kāi)關(guān)柜信號(hào)極限值得位置。真實(shí)選擇的是慢慢靠攏的策略，也就是慢慢減小兩個(gè)傳感器的距離，讓信號(hào)一起傳輸至其，這種情況下，則可以把信號(hào)極限位置明確于其豎直的平分線，順著橫向和豎直兩個(gè)位置實(shí)施定位，隨之明確信號(hào)的極限位置。首先需選擇慢慢靠攏的方式以鑒定信號(hào)位置位于的橫向地點(diǎn)，如圖5所示是直接的定位波形輸出。然后再明確此地點(diǎn)是低變502柜頂端，此地點(diǎn)處在此柜和母線橋的連接的位置。

2.2 局放檢測(cè)結(jié)論與建議

根據(jù)以上測(cè)試歸納出下述三個(gè)部分結(jié)論：

（1）502開(kāi)關(guān)柜里存在多位置放電的情況下，超聲波及超髙頻法都定位于一個(gè)領(lǐng)域里；

（2）由放電種類得出此放電一個(gè)是金屬開(kāi)口類的放電；

（3）由放電幅值得出TEV極限幅值是50dB。

此外給予了下述的建議：

（1）金屬類放電普遍是金屬在地連接不到位，懸浮電位把金屬開(kāi)口穿透的問(wèn)題。當(dāng)下不存在金屬放電引起短階段里出現(xiàn)導(dǎo)體在地?fù)舸┒搪穯?wèn)題，然而放電可以具有很大的電腐蝕，長(zhǎng)階段的放電可以讓金屬燒蝕同時(shí)出現(xiàn)粉末，以至于導(dǎo)致絕緣，需要進(jìn)行追蹤；

（2）在一定環(huán)境下和停電修復(fù)緊密連接。

結(jié)語(yǔ)

我們可以將相關(guān)聯(lián)合局部放電的方法來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行檢測(cè)，以更快的找到故障，完成修理。開(kāi)關(guān)柜局部放電普査、定位以及定性的功能得以實(shí)現(xiàn)同時(shí)，開(kāi)關(guān)柜的狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能的有效性獲得了提升。經(jīng)過(guò)理論上的分析且依據(jù)本單位10kV開(kāi)關(guān)柜部分放電測(cè)驗(yàn)工作的實(shí)行經(jīng)驗(yàn)，我提議：對(duì)于10kV開(kāi)關(guān)柜的部分放電可經(jīng)過(guò)三步驟實(shí)行定位定性，第一步經(jīng)過(guò)TEV法普查發(fā)現(xiàn)定位部分放電產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)柜；第二步按照發(fā)生放電的開(kāi)關(guān)柜以及兩邊開(kāi)關(guān)柜經(jīng)過(guò)AE法實(shí)行放電點(diǎn)的定位；第三步采用UHF法實(shí)現(xiàn)放電點(diǎn)的準(zhǔn)確定位及放電類型的辨別。

參考文獻(xiàn)

[1]章濤，王俊波，李國(guó)偉.10kV開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)研究與運(yùn)用[J].高壓電器，2012（48）.

中圖分類號(hào)：TM591

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A