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        35 kV開關柜局部放電檢測分析

        2016-11-24 07:37:27隋恒董萬光陳芳孫圣凱郭曉飛
        山東電力技術 2016年10期
        關鍵詞:信號

        隋恒,董萬光,陳芳,孫圣凱,郭曉飛

        (國網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司,山東聊城252000)

        35 kV開關柜局部放電檢測分析

        隋恒,董萬光,陳芳,孫圣凱,郭曉飛

        (國網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司,山東聊城252000)

        通過對35 kV開關柜進行帶電測試,發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)存在局部放電。利用特高頻及高頻傳感器進行準確定位,停電檢查后發(fā)現(xiàn)開關柜中穿柜套管的等電位接觸不良造成懸浮放電。針對開關柜的結(jié)構設計缺陷,采取改變等電位連接的方式,并提出了針對此類缺陷的防范措施。

        開關柜;局部放電;接觸不良

        0 引言

        高壓開關柜由于占地面積小、維護簡單,在35 kV及以下電壓等級開關設備中廣為使用,但由于其內(nèi)部結(jié)構緊湊、電場強度分布不均勻,易出現(xiàn)毛刺尖端、金屬雜質(zhì)、螺絲松動等情況,導致局部放電,威脅設備安全運行[1]。

        利用技術較為成熟的超聲波、特高頻和高頻檢測方法開展聯(lián)合測試,可以對局部放電進行準確定位,并判斷放電類型,對局部放電缺陷的處理提供依據(jù)[2]。

        1 局部放電測試

        1.1 現(xiàn)場情況

        某220 kV變電站35 kV開關柜2007年投運。2015年6月,利用特高頻法對該站開關柜進行局部放電測試,發(fā)現(xiàn)開關室內(nèi)存在局部放電信號,經(jīng)仔細排查,確定放電信號幅值最大點位于I組電容器35C1間隔開關柜附近。

        1.2 現(xiàn)場測試方法

        局部放電發(fā)生時會伴隨有電磁波信號,特高頻測試就是利用特高頻傳感器(頻帶為300~3 000 MHz)獲取電磁波信號,判斷有無局部放電發(fā)生[3]。為消除開關柜金屬殼體對電磁波信號的屏蔽,需要在金屬殼體的斷口處測試,現(xiàn)場工作中通常將特高頻傳感器放置于開關柜的觀察窗位置[4]。

        將兩個特高頻傳感器分別放置于I組電容器35C1間隔開關柜后柜門的上下端兩個觀察窗上,局部放電信號如圖1所示,局部放電信號具有明顯的相位相關性,在一個工頻周期內(nèi)存在兩簇幅值穩(wěn)定的信號,屬于典型的懸浮放電信號特征[5]。

        圖1 35C1開關柜局部放電測試結(jié)果

        為確定放電源位置,在35C1間隔開關柜及其相鄰的311間隔開關柜上分別放置傳感器,局部放電

        信號如圖2所示,其中紫色標示為35C1開關柜內(nèi)信號,綠色標示為311開關柜內(nèi)間隔??梢?,35C1開關柜內(nèi)信號在時間上領先于311開關柜內(nèi)信號,說明放電源更靠近35C1開關柜一側(cè)。

        圖2 35C1與311開關柜局放測試

        同樣,測試35C1與相鄰另一側(cè)的312間隔開關柜,發(fā)現(xiàn)35C1開關柜內(nèi)信號在時間上領先于312開關柜信號,可以確定局放信號源位于35C1開關柜內(nèi)。

        將傳感器放置于35C1開關柜的上下觀察窗上,局部放電信號如圖3所示,放置于上部觀察窗的紫色標示信號領先于下部觀察窗信號,說明放電源更接近開關柜的上部。

        圖3 35C1開關柜上下觀察窗局部放電信號

        將3個鉗形高頻傳感器套在室外I組電容器35C1間隔的三相電纜出線上,如圖4所示,測試開關柜內(nèi)局部放電信號傳播到出線電纜上的情況,如圖5所示。

        觀察三相電纜中局部放電信號,B相電纜中局部放電信號(圖5中紫色標示)的首個波峰極性與其他兩相相反,且信號幅值明顯大于其他兩相。說明局部放電源位于B相,其他兩相中發(fā)現(xiàn)的信號為感應信號。

        圖4 高頻法測試局部放電現(xiàn)場

        圖5 高頻法測試三相電纜局部放電信號

        通過特高頻和高頻法測試,確定局部放電源位于I組電容器35C1開關柜內(nèi)B相,其位置更靠近上部觀察窗位置。

        2 檢查處理

        2.1 檢查情況

        將母線停電后,打開35C1及相鄰的開關柜檢查,發(fā)現(xiàn)35C1與其相鄰的312開關柜之間的B相母線穿柜套管有放電灼燒痕跡,穿柜套管內(nèi)布滿白色粉末,母線與穿柜套管屏蔽層等電位連接的幾字形軟連彈簧端部(與穿柜套管接觸處)有明顯燒蝕,如圖6、圖7所示。

        圖6 現(xiàn)場開關柜穿柜套管

        圖7 穿柜套管及軟連彈簧燒蝕情況

        根據(jù)現(xiàn)場檢查情況,可以確定B相穿柜套管與母線之間存在放電。35 kV母線與套管屏蔽層之間依靠軟連彈簧的機械壓力形成等電位連接,如圖8所示。

        隨著運行時間的積累,軟連彈簧的機械強度勢必降低,在電動力及其他外力使母線振動時,軟連彈簧與穿柜套管屏蔽層之間會發(fā)生瞬時松動,形成懸浮放電。

        圖8 放電部位示意

        2.2 處理情況

        開關柜穿柜套管與母線依靠幾字形軟連彈簧的機械壓力實現(xiàn)等電位,當軟連彈簧機械強度下降后,必然使等電位連接的可靠性降低。因此,僅將燒蝕的軟連彈簧更換不能從根本上解決問題。經(jīng)過研究,決定用銅導線代替軟連彈簧,在母線和穿柜套管屏蔽層上分別使用螺栓壓緊,從根本上消除了等電位連接斷開的可能,如圖9所示。

        圖9 等電位連接情況

        2.3 防范措施

        結(jié)合停電計劃,逐步消除采用軟連彈簧實現(xiàn)等電位連接的穿柜套管,改為螺栓壓緊的連接結(jié)構。

        強化開關柜局部放電檢測工作,對存在局部放電缺陷但無法立即消缺的進行跟蹤測試,掌握缺陷發(fā)展情況。

        開關柜新安裝時,應加強現(xiàn)場檢查力度,保證柜內(nèi)設備等電位連接牢固,消除連接不良、松動等工藝隱患。

        3 結(jié)語

        開關柜內(nèi)部結(jié)構緊湊,電場環(huán)境復雜,停電例行試驗時無法發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)接觸不良、零件松動等情況。利用局部放電檢測技術加強開關柜帶電檢測,可以及時發(fā)現(xiàn)開關柜的內(nèi)部缺陷對提高設備運行維護水平、及時發(fā)現(xiàn)事故隱患、減少停電時間,有著積極的意義。

        [1]潘長明,劉剛,熊炬,等.高壓開關柜絕緣事故的分析及防范措施[J].高壓電器,2011,47(7):90-93.

        [2]高文勝,丁登偉,劉衛(wèi)東,等.采用特高頻檢測技術的局部放電源定位方法[J].高電壓技術,2009,35(11):2 680-2 684.

        [3]關永剛,錢家驪.射頻法在高壓開關柜局放監(jiān)測中的應用研究[J].高壓電器,2001,37(5):1-3.

        [4]王國利,鄭毅,郝艷捧,等.用于變壓器局部放電檢測的超高頻傳感器的初步研究[J].中國電機工程學報,2002,22(4):154-160.

        [5]楊景剛,黎大健,趙曉輝,等.局部放電定位中UHF信號到達時延估計法的研究[J].變壓器,2008,45(6):34-38.

        Detection and Analysis of the Partial Discharge in 35 kV Switchgear

        SUI Heng,DONG Wanguang,CHEN Fang,SUN Shengkai,GUO Xiaofei
        (State Grid Liaocheng Power Supply Company,Liaocheng 252000,China)

        The partial discharge was found in a 35 kV switchgear when the online detect was conducted.By using UHF and HF methods,the defect was located accurately that a suspended discharge occurred caused by potential poor contact on the wall bussing,which was confirmed by off-line examination.Aiming at structural design defects of switchgear,the equal potential connecting structure was changed,and preventive measures were proposed to against such defects.

        switchgear;partial discharge;poor contact

        TM591

        B

        1007-9904(2016)10-0078-03

        2016-05-10

        隋恒(1986),男,工程師,從事高壓試驗檢修工作。

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