岳彩鵬，侯憲法，董　亞（國網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司，山東　聊城　252000）

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TEV與UHF技術(shù)在開關(guān)柜局部放電檢測中的應(yīng)用

岳彩鵬，侯憲法，董亞
（國網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司，山東聊城252000）

摘要：10 kV、35 kV金屬封閉式開關(guān)柜在變電站廣泛使用，其運行安全直接影響整個變電站的供電可靠性。開關(guān)柜內(nèi)的絕緣缺陷或劣化、接觸不良等都會成為威脅其安全穩(wěn)定運行的隱患，而通常這些隱患在設(shè)備運行、例行試驗條件下不容易被發(fā)現(xiàn)。介紹暫態(tài)對地電壓與特高頻技術(shù)，通過同時運用兩種技術(shù)，成功檢測出一起35 kV開關(guān)柜缺陷案例。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜；局部放電；暫態(tài)對地電壓；特高頻

0　引言

10 kV、35 kV金屬封閉式開關(guān)柜在變電站廣泛使用，其運行安全直接影響整個變電站的供電可靠性。因此對開關(guān)柜運行狀態(tài)的監(jiān)測及對故障的預(yù)判和合理檢修是保證開關(guān)柜設(shè)備安全可靠運行的關(guān)鍵［1］。

開關(guān)柜封閉的金屬箱體上有接縫和小的玻璃窗，局部放電時所產(chǎn)生各種電磁波信號可以由此泄漏出來，從而可在箱體外空間或箱殼表面進(jìn)行局部放電的檢測［2］。目前，對開關(guān)柜設(shè)備局部放電的檢測方法主要有脈沖電流法、暫態(tài)對地電壓（TEV）法、超聲法、特高頻（UHF）法等。無論哪種檢測方法均有一定的局限性，針對這種情況，可采用多種測試方法聯(lián)合檢測，取長補短，往往能達(dá)到事半功倍的效果。介紹一起案例，通過同時應(yīng)用TEV與UHF兩種方法，成功檢測出開關(guān)柜內(nèi)均壓彈簧與母線套管內(nèi)壁導(dǎo)電層未可靠接觸的缺陷。

1　TEV法、UHF法檢測原理

1.1TEV檢測技術(shù)

當(dāng)開關(guān)設(shè)備發(fā)生局部放電現(xiàn)象時，帶電粒子會快速地由帶電體向接地的非帶電體快速遷移，如設(shè)備的柜體，并在非帶電體上產(chǎn)生高頻電流行波（3～100 MHz），且以光速向各個方向快速傳播。受集膚效應(yīng)的影響，電流行波往往僅集中在金屬柜體的內(nèi)表面，而不會直接穿透金屬柜體。但是，當(dāng)電流行波遇到不連續(xù)的金屬斷開或絕緣連接處時［3］，電流行波會由金屬柜體的內(nèi)表面轉(zhuǎn)移到外表面，并以電磁波形式向自由空間傳播，且在金屬柜體外表面產(chǎn)生暫態(tài)地電壓。

1.2UHF檢測技術(shù)

局部放電檢測UHF法基本原理是通過UHF傳感器對電力設(shè)備中局部放電時產(chǎn)生的特高頻電磁波（300 MHz≤f≤3 GHz）信號進(jìn)行檢測，從而判斷設(shè)備局部放電狀況，實現(xiàn)絕緣狀態(tài)的判斷。由于現(xiàn)場的電暈干擾頻率主要集中在300 MHz以下，UHF法能有效地避開電暈干擾，具有較高的靈敏度和抗干擾能力［4］。

2　應(yīng)用實例

2.1TEV測試情況

2015-04-28，在對開關(guān)柜進(jìn)行局部放電專項測試時，發(fā)現(xiàn)某220 kV變電站35 kV開關(guān)室開關(guān)柜局部放電異常。該35 kV開關(guān)柜為廈門ABB開關(guān)有限公司產(chǎn)品，2009年投運。試驗人員首先采用UltraTEV Plus+測試儀，利用暫態(tài)地電壓（TEV）法進(jìn)行普測，測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　 35 kV部分間隔開關(guān)柜TEV測量結(jié)果　dB

TEV測試，信號幅值最大在300與300-1間隔后面的下部，因此懷疑在300間隔與300-1間隔開關(guān)柜后面下部存在異常。至于放電源的確切位置，TEV測試法無法判斷。

2.2UHF測試情況

隨后采用JD-S100變電站局放帶電檢測系統(tǒng)進(jìn)行特高頻法測試，在300-1隔離開關(guān)間隔柜與300間隔柜附近存在明顯異常的放電信號，如圖1所示。

圖1　 300-1隔離開關(guān)間隔柜與300間隔柜特高頻信號

為了確定異常信號的來源，采用特高頻時間差法對信號源進(jìn)行定位分析，將標(biāo)識為紫色的特高頻傳感器安放在300-1隔離開關(guān)間隔柜上端，標(biāo)識為綠色的特高頻傳感器安放在300間隔柜上端，現(xiàn)場結(jié)果如圖2所示。

圖2　 300-1隔離開關(guān)間隔柜與300間隔柜同步測試結(jié)果

由圖2可以看到，紫色標(biāo)識的特高頻信號在時間上超前于綠色標(biāo)識的特高頻信號，因而，特高頻信號應(yīng)源自300-1隔離開關(guān)間隔柜。

為了確定信號源在300-1隔離開關(guān)間隔柜中的位置，將標(biāo)識為紫色和綠色的特高頻傳感器分別安放在300-1隔離開關(guān)間隔柜的上端和下端，現(xiàn)場測試結(jié)果如圖3所示。

圖3　 300-1隔離開關(guān)間隔柜特高頻時間差定位測試結(jié)果

由圖3可以看到，綠色標(biāo)識的特高頻信號在時間上超前于紫色標(biāo)識的特高頻信號，因而，特高頻信號源應(yīng)該位于300-1隔離開關(guān)間隔柜的下端。

為了進(jìn)一步確定放電源所處的位置，采用高頻法進(jìn)行輔助定相測試，將3個高頻電流傳感器（分別標(biāo)識為黃色、紫色和綠色）依次套接在35 kV II組電容器相連的A、B、C三相電纜上，測試結(jié)果如圖4所示。

圖4　放電源定相測試

由圖4可以看到，B相（紫色標(biāo)識）信號在極性上與A（黃色標(biāo)識）、C（綠色標(biāo)識）兩相的相反，且前者幅值明顯大于后者，因而，放電信號源自B相。

綜合上面的測試結(jié)果，結(jié)合300-1隔離開關(guān)間隔柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以初步判斷放電源應(yīng)該位于該開關(guān)柜下端的B相套管。

3　停電檢查情況

2015-06-19，對該站35 kV開關(guān)室300間隔與300-1間隔進(jìn)行停電檢查處理，發(fā)現(xiàn)300-1隔離開關(guān)間隔柜與300間隔B相穿柜套管均壓彈簧及穿柜套管內(nèi)壁均存在明顯黑色放電痕跡，母線均壓彈簧因放電已出現(xiàn)明顯豁口，套管內(nèi)表面受燒損并形成面積約6 cm2，最深達(dá)2 cm的凹坑，與帶電測試結(jié)論一致。判斷為穿柜套管內(nèi)均壓彈簧與套管內(nèi)壁接觸不良形成懸浮電位造成放電，長期累積導(dǎo)致缺陷的形成。缺陷照片如圖5、圖6所示。

圖6　均壓彈簧燒毀情況

圖5　穿柜套管燒毀情況

4　結(jié)語

采用TEV與UHF兩種測試方法聯(lián)合檢測，對開關(guān)柜設(shè)備缺陷的檢測與定位是非常有效的，同時結(jié)合高頻電流傳感器還能對缺陷進(jìn)行定相。

目前已發(fā)現(xiàn)多起類似的缺陷，可以看出ABB公司這種穿柜套管內(nèi)均壓彈簧的固定方式不是很合理，隨著開關(guān)柜運行時間的積累，勢必會造成均壓彈簧固定松懈，導(dǎo)致均壓彈簧與穿柜套管內(nèi)壁接觸不良，形成懸浮電位。因此對存在這種穿柜套管結(jié)構(gòu)的開關(guān)柜應(yīng)加強關(guān)注，發(fā)現(xiàn)有異常放電信號時，縮短測試周期進(jìn)行跟蹤測試，必要時進(jìn)行停電更換。

對電氣設(shè)備的安裝質(zhì)量驗收應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，特別是重點檢查母線套管均壓彈簧與套管內(nèi)壁導(dǎo)電層的固定情況，堅決杜絕設(shè)備“帶病”投入運行。

針對現(xiàn)場的具體情況，綜合運用多種局部放電檢測手段，取長補短，可提高測試的準(zhǔn)確性與可靠性。

參考文獻(xiàn)

［1］章濤，王俊波，李國偉．10 kV開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)研究與運用［J］．高壓電器，2012，48（10）：100-104．

［2］任明，彭華東，陳曉清，等．采用暫態(tài)對地電壓法綜合檢測開關(guān)柜局部放電［J］．高電壓技術(shù)，2010，36（10）：2 460-2 466．

［3］王勇，王勁，黃炎光．開關(guān)柜帶電局放檢測技術(shù)在廣州電網(wǎng)的應(yīng)用［J］．高電壓技術(shù)，2009，35（12）：122-125．

［4］陸忠，朱衛(wèi)東，陳桂文，等．多種局部放電檢測手段診斷開關(guān)柜放電缺陷［J］．高壓電器，2012，48（6）：94-98．

App lication of TEV and UHF in Sw itchgear Partial Discharge Tests

YUE Caipeng，HOU Xianfa，DONG Ya
（State Grid Liaocheng Power Supply Company，Liaocheng 252000，China）

Abstract:Metal-enclosed 10 kV and 35 kV switchgears are widely used，the operating security of which directly affects reliability of substations．Defects such as insulation degradation and poor contact are difficult to be detected under the normal operating and routine tests．Test technologies of transient earth voltage（TEV）and ultra-high frequency（UHF）are introduced．In a case of 35 kV switchgear，two technologies are applied，and the defect is discovered successfully．

Key words:switchgear；partial discharge；transient earth voltage；ultra-high frequency

中圖分類號：TM591

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1007-9904（2016）02-0078-03

收稿日期：2015-09-15

作者簡介：

岳彩鵬（1984），男，工程師，從事高壓試驗檢修工作；

侯憲法（1974），男，工程師、技師，從事高壓試驗檢修工作；董亞（1977），女，技師，從事高壓試驗檢修工作。