王小朋王艷華杜岳凡魏彬殷震王博

（1.國網(wǎng)天津檢修公司，天津 300000；2.國網(wǎng)天津城東供電公司，天津 300000）

暫態(tài)地電壓檢測在開關(guān)柜局部放電缺陷診斷中的應(yīng)用

王小朋1王艷華2杜岳凡1魏彬1殷震1王博1

（1.國網(wǎng)天津檢修公司，天津 300000；2.國網(wǎng)天津城東供電公司，天津 300000）

本文分析了l0～35kV金屬封閉開關(guān)柜局部放電是導(dǎo)致絕緣損壞事故發(fā)生的主要原因，主要介紹引起開關(guān)柜局部放電的原因，應(yīng)用暫態(tài)地電壓檢測儀對開關(guān)柜內(nèi)局部放電進(jìn)行診斷。使用結(jié)果證明：暫態(tài)地電壓檢測對開關(guān)柜局部放電缺陷的檢測是有效的，能夠保障高壓開關(guān)柜的安全運(yùn)行。

開關(guān)柜 暫態(tài)地電壓 局部放電 缺陷診斷

長期以來，l0～35kV開關(guān)柜內(nèi)電氣沒備在運(yùn)行時(shí)，由于絕緣介質(zhì)中氣泡或雜質(zhì)的存在將導(dǎo)致局部場強(qiáng)增大，發(fā)生局部放電，局部放電會(huì)導(dǎo)致絕緣的老化和擊穿。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在開關(guān)柜的事故中，由絕緣部分閃絡(luò)造成的事故占絕緣事故總數(shù)的79%［1］。開展暫態(tài)地電壓檢測，不影響設(shè)備的正常運(yùn)行便可以了解開關(guān)柜帶電運(yùn)行下局部放電的狀態(tài)，從而預(yù)先發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)潛在的故障點(diǎn)，確保現(xiàn)場設(shè)備持續(xù)、安全、有效地運(yùn)行，提高供電可靠性。

1 開關(guān)柜局部放電

高壓系統(tǒng)組件結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，采用的介質(zhì)也多種多樣，常用的有氣體介質(zhì)（如SF6）、固體介質(zhì)（如聚烯烴、硅橡膠、環(huán)氧樹脂等）。固體介質(zhì)的工藝上是經(jīng)過真空澆注成一體的，從理論上講，真空澆注應(yīng)該沒有氣泡，但實(shí)際上因?yàn)楣に囋?，在澆注時(shí)不可避免地存在氣泡和雜質(zhì)。在運(yùn)行中由于這些氣泡的存在將導(dǎo)致局部場強(qiáng)增大、局部放電發(fā)生，這種放電不斷蔓延和發(fā)展，會(huì)引起絕緣的損傷（碳化痕跡或穿孔），如任其發(fā)展，會(huì)導(dǎo)致絕緣喪失介電性能而造成事故。此外，一些金屬顆粒、導(dǎo)體的毛刺，尖端以及各種機(jī)械械破壞也會(huì)導(dǎo)致局部放電的產(chǎn)生。

2 暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)

2.1 檢測原理

局部放電會(huì)產(chǎn)生各種物理、化學(xué)現(xiàn)象，因而可以有很多測量局部放電的方法。本文討論的暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)基于對局部放電產(chǎn)生的電磁波的檢測。放電產(chǎn)生的電磁波通過金屬箱體的接縫處或氣體絕緣開關(guān)的襯墊傳播出去，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)暫態(tài)電壓，這個(gè)電壓脈沖稱為暫態(tài)對地電壓（Transient Each Voltage，TEV）。通過電容耦合式傳感器就可以檢測到放電信號。研究表明，局部放電產(chǎn)生的TEV信號的大小與局部放電的激烈程度及放電點(diǎn)的距離有直接關(guān)系，因此通過檢測局部放電產(chǎn)生的TEV信號就可以對運(yùn)行中開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備局部放電狀況進(jìn)行定量測試［2-3］。

2.2 檢測方法與數(shù)據(jù)分析

在實(shí)際測試中，在正式測量之前，應(yīng)先測量空間背景信號的大小，作為對數(shù)據(jù)分析判斷的依據(jù)。通常是先測量空氣以及高壓室的前后金屬門、金屬窗等金屬制品上的TEV信號大小，然后取其中間值作為背景信號的參考值。測試時(shí)，需要對開關(guān)柜的前、后部分分別進(jìn)行測量，開關(guān)柜前一般選擇上、中、下部測量，開關(guān)柜后選擇上、下部測量，測量時(shí)應(yīng)將TEV測試儀探測器垂直于被測帶電開關(guān)柜金屬外殼并緊密接觸，儀器應(yīng)與附近的金屬制品離開適當(dāng)?shù)木嚯x，并以TEV測試儀的穩(wěn)定讀數(shù)為準(zhǔn)。對于測試結(jié)果的分析，通常有以下幾種方法［4］。

2.2.1 數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)判據(jù)

表1 4母線開關(guān)柜暫態(tài)地電壓測試結(jié)果

根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)以及現(xiàn)場的測試經(jīng)驗(yàn)，得出判斷數(shù)據(jù)供檢測人員使用。（1）當(dāng)發(fā)現(xiàn)開關(guān)室內(nèi)背景值與測試值都在20dB以下時(shí)，表示沒有發(fā)現(xiàn)信號源，開關(guān)設(shè)備正常，按正常檢測周期進(jìn)行巡檢；（2）如果開關(guān)室內(nèi)背景值在20dB以下，而某幾個(gè)開關(guān)柜的測試值大于背景值20～25dB，表明發(fā)現(xiàn)信號源，檢測人員應(yīng)使用定位技術(shù)來對放電位置進(jìn)行定位，并采取一定的處理措施；（3）如果開關(guān)室內(nèi)，測試值和背景值都在30dB以上，且并沒有發(fā)現(xiàn)在某個(gè)開關(guān)柜上出現(xiàn)峰值，應(yīng)使用定位技術(shù)來判斷放電信號的來源，如檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)放電信號是從開關(guān)柜上傳來，而不是外界的干擾信號，那么需要對存在問題的開關(guān)柜采取一定的處理措施。

2.2.2 縱向分析法

對同一設(shè)備不同時(shí)間的測試結(jié)果進(jìn)行分析，從而比較分析得出設(shè)備的運(yùn)行狀況，周期性的對開關(guān)室內(nèi)開關(guān)柜進(jìn)行檢測，并將每次檢測的結(jié)果存檔備份.以便分析不同時(shí)間內(nèi)設(shè)備局部放電狀態(tài)的變化，從而判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況。

2.2.3 橫向分析法

對同一個(gè)開關(guān)室內(nèi)同類設(shè)備的測試結(jié)果進(jìn)行比較，當(dāng)同類型的某一設(shè)備個(gè)體的測試結(jié)果比其它同類設(shè)備的測試果及現(xiàn)場背景值均大時(shí)，就可以認(rèn)為此設(shè)備存在缺陷的可能性。

3 檢測實(shí)例

天津市電力公司某220kV變電站35kV開關(guān)室共有兩排開關(guān)柜，每排10面柜子，在對其進(jìn)行暫態(tài)地電壓檢測時(shí)，背景測試值為12dB，開關(guān)柜的檢測結(jié)果見表1。

通過對測試結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)4母線TEV信號整體偏大，而且信號呈現(xiàn)出由332向兩邊衰減的趨勢，因此初步懷疑局部放電點(diǎn)可能位于332間隔附近。打開332后蓋板采用紅外成像及紫外成像進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)332間隔的母線對絕緣擋板發(fā)生了放電，與預(yù)判相符。后經(jīng)停電處理后復(fù)測，4母線的TEV信號恢復(fù)到正常水平。

4 結(jié)語

基于暫態(tài)地電壓的開關(guān)柜局部放電帶電檢測方法是對開關(guān)柜傳統(tǒng)停電試驗(yàn)的有益補(bǔ)充。實(shí)測結(jié)果表明，該方法對開關(guān)柜局部放電缺陷的檢測是有效的，是一種實(shí)用而又方便的檢測技術(shù)。當(dāng)然，由于該方法易受外界環(huán)境影響，對人員的要求較高，因此試驗(yàn)人員應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以提高分析判斷測量數(shù)據(jù)的能力。

［1］陳剛.聲電波檢測儀在10kV開關(guān)柜局放檢測中的應(yīng)用［J］.電工技術(shù)，2010（7）：67-68.

［2］何肖軍，徐志斌.高壓開關(guān)柜絕緣性能檢測與故障診斷技術(shù)研究［J］.浙江電力，2012（5）：6-10.

［3］王培義，朱伯濤.開關(guān)柜局部放電超聲波在線檢測技術(shù)的應(yīng)用［J］.河北電力技術(shù)，2010（6）：26-27.

［4］孔令明，等.開關(guān)柜局部放電帶電檢測定位技術(shù)的應(yīng)用與研究［J］.山東電力技術(shù)，2010（6）：5-8.

王小朋（1982—），男，河北唐山人，碩士，電氣工程師，研究方向：高壓試驗(yàn)以及輸變電設(shè)備帶電檢測。