蔣超偉，蘇　淼，陸穎杰，唐亞前

（國網(wǎng)寧夏電力公司檢修公司，寧夏　銀川，750011）

電力系統(tǒng)常見高壓開關柜電壓等級有10 kV和35 kV，在電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行中具有非常重要的作用，但因為運行環(huán)境等因素，開關柜常容易出現(xiàn)絕緣受潮、老化以及絕緣材料中存在氣泡、雜質等情況，使得絕緣故障成為開關柜運行缺陷的主要原因之一[1-2]，而且針對高壓開關柜的例行停電檢修周期普遍較長，無法較早地發(fā)現(xiàn)開關柜的潛伏性缺陷，對電網(wǎng)造成較大的安全隱患；因此，當開關柜在巡檢的過程中發(fā)現(xiàn)異常信號，測試人員采用暫態(tài)地電壓、特高頻及超聲波等方法對開關柜進行帶電檢測，并通過局放定位技術確定其局放類型和局放源，對開關柜早期缺陷的消除提出了有效的預防措施。

1　異常診斷分析和需要解決的問題

1.1　異常診斷分析

2016年6月18日，電氣檢測專業(yè)對某750 kV變電站35 kV開關柜開展專項帶電檢測工作，檢測過程中發(fā)現(xiàn)303開關柜內超聲波、特高頻信號異常。

該開關柜在運行期間，運行人員日常巡視未發(fā)現(xiàn)異常情況，在專項帶電檢測工作中發(fā)現(xiàn)異常信號，初步判斷外部存在較強的干擾信號或者內部可能存在早期潛伏性放電缺陷。

在檢測過程中，測試人員分別單獨采用了暫態(tài)地電壓局部放電檢測法、超聲波局部放電檢測法、特高頻局部放電檢測法，并用幅值比較法和時差定位法對放電信號源進行定位。

暫態(tài)地電壓局部放電檢測法可通過電容耦合式傳感器檢測該信號，并將測試結果用相對讀數(shù)的大小來表征局部放電活動的嚴重程度，通過該方法對開關柜的金屬表面進行檢測，但由于暫態(tài)地電壓信號頻率低、衰減慢，存在抗干擾能力不強、定位技術復雜且精度低等問題，—般只用作普測與跟蹤［3］，難以發(fā)現(xiàn)開關柜異常狀況。

通過特高頻局部放電檢測法在開關柜的玻璃觀察窗或者非金屬控制開關上檢測特高頻局放信號，此方法靈敏度較高，抗干擾能力較強，但受被測設備密封結構影響較大，開關柜完全密封的情況下很難實現(xiàn)檢測［4］，且由于測量帶寬一般高于電暈放電的400 MHz，對開關柜內的電暈放電不敏感，且無法準確判斷放電嚴重程度。

采用超聲波局部放電檢測法在開關柜縫隙和柜體表面檢測超聲波局放信號，由于超聲波實質上是一種機械振動波，異于電信號，因此基本不受電信號的干擾，但其靈敏度不高，且易受外界機械振動的影響［5］，難以確定異常信號是來自內部還是外部機械振動干擾。

采用幅值定位法對開關柜進行初步放電源位置定位，暫態(tài)地電壓和超聲波的測試方法主要使用幅值比較法來進行初步定位。

當設備外部存在干擾放電源時，也會在不同位置產(chǎn)生強度類似的信號，難以有效定位，同時也難以區(qū)分設備內部或外部的放電［6］。

采用時差定位法對開關柜放電源進行精確定位，但是由于時差定位的傳感器只能放置在玻璃觀察窗或者非金屬控制開關上，對準確定位還是存在一定的偏差。

1.2　需要解決的問題

（1）判斷異常信號是干擾信號還是來自柜內放電信號；

（2）判斷異常放電信號的放電類型；

（3）判斷異常放電信號的嚴重程度。

由于局部放電是一個復雜的化學物理過程，并且檢測環(huán)境復雜，開關柜處于電磁干擾和噪聲干擾的環(huán)境中，單一的帶電檢測方法及定位技術無法判斷放電位置及嚴重程度，急需一種新的檢測方法來解決問題。

2　聲電聯(lián)合綜合檢測定位技術

針對3種局部放電檢測方法和2種定位技術的優(yōu)點和不足，本文提出了聲電聯(lián)合綜合檢測定位技術。

2016年6月，電氣檢測專業(yè)對某750 kV變電站35 kV開關柜開展專項帶電檢測工作，檢測過程中發(fā)現(xiàn)303開關柜內超聲波、特高頻信號異常。該小室內共有KYN61A-40.5鎧裝移開式金屬封閉開關柜兩面，開關柜分布如圖1所示。

圖1　小室內開關柜分布

2.1　暫態(tài)地電壓檢測結果

暫態(tài)地電壓檢測位置包括前上、前中、前下、后上、后中、后下、以及側上、側中、側下9個點記錄測量值，具體測試結果如表1所示。

表1　開關柜暫態(tài)地電壓檢測結果

當前環(huán)境金屬背景噪聲為12 dB，空氣背景噪聲為3 dB。通過表1看出，小室內兩組開關柜暫態(tài)地電壓數(shù)據(jù)在8～12 dB范圍內波動，與背景值比較均未超過20 dB，暫態(tài)地電壓測試值正常［7］。

2.2　超聲波檢測結果

用非接觸式超聲傳感器對兩面開關柜的縫隙及開孔處進行檢測，最終檢測到303開關柜超聲波信號幅值異常，在連續(xù)模式下，如圖2所示，303開關柜處超聲信號有效值和峰值與背景值相比明顯偏大，100 Hz相關性明顯，50 Hz相關性較弱，頻率成分2（100 Hz）大于頻率成分1（50 Hz）。從圖3可以看出，超聲波檢測相位模式下，一個周期出現(xiàn)兩簇較集中信號，且信號集中在一、三相限，通過連續(xù)模式和相位模式的綜合判斷放電類型符合懸浮放電的特征［8］。

圖2　超聲波檢測幅值圖譜

圖3　超聲波檢測相位圖譜

2.3　特高頻測試結果

對小室內的開關柜均進行特高頻測試，發(fā)現(xiàn)303開關柜存在疑似放電信號，從圖4可以看出，一個工頻周期內出現(xiàn)兩簇明顯脈沖信號，且信號集中在第一、三象限，具有較強的工頻相關性，說明存在疑似懸浮放電信號［8］。

圖4　特高頻PRPD-PRPS圖譜

2.4　局放源定位及停電檢查

2.4.1局放類型分析

采用PDS-G1500對放電信號進行采集，如圖5所示，從圖中可以看出示波器10 ms波形圖一個工頻周期（20 ms）內穩(wěn)定出現(xiàn)2根脈沖信號，偶爾有幅值較小的脈沖信號出現(xiàn)，綜合判斷為懸浮電位放電類型，其幅值最大為1.06 V，幅值較大［9］。

圖5　10 ms示波器波形

2.4.2局放信號定位分析

先采取雙傳感器模式確定局放是發(fā)生在柜體內部還是外部，將2個傳感器分別布置于地面和開關柜后下面板距離地面20 cm處非金屬控制開關上，后柜傳感器放置的方法同樣，示波器顯示的波形如圖6所示，可看出放置于非金屬控制開關上的傳感器1存在局放脈沖信號，傳感器2未見局放信號，說明該放電源來自于開關柜內部。

圖6　10 ms雙傳感器波形

確定放電源位于開關柜內部后，使用時差定位法不斷對疑似存在放電源的位置進行精確定位，并分別從柜體橫向、垂直方向、深度方向3個方向上進行定位，最終確定位置在開關柜下部柜體中上部，深度在柜體中間偏向柜前4.5 cm左右位置，結合開關柜結構判斷放電源可能位于穿柜套管、小車開關動靜觸頭、避雷器附近。

2.4.3停電檢查

將303開關柜停電后，根據(jù)示波器對放電源的精確定位，對303開關柜外加電壓并用紫外測試的方法查找放電位置。

在運行電壓下，對穿柜套管、母線連接排、避雷器等部位進行紫外測試，均未發(fā)現(xiàn)放電現(xiàn)象，降壓后手動搖開開關柜內靜觸頭處絕緣擋板，再次加壓用紫外檢測發(fā)現(xiàn)A相下部靜觸頭與套管內壁之間存在放電，B、C相在紫外的高增益情況下也存在略微放電，具體放電情況見圖7，驗證了帶電檢測方法和定位技術的準確性。

圖7　303開關柜套管放電情況

降壓后，打開絕緣隔板檢查發(fā)現(xiàn)套管的上下靜觸頭都存在不同程度的臟污現(xiàn)象，放電原因為靜觸頭套管積存的懸浮顆粒對靜觸頭導電芯進行放電。采用棉紗蘸酒精，對套管內部、斷路器小車觸頭、避雷器、母線連接排等進行了清理，處理后，再次用紫外成像檢查放電，放電情況消失。

2.4.4送電后復測情況

送電后，對35 kV高壓室內303開關柜進行暫態(tài)地電壓、超聲波復測。暫態(tài)地電壓測試數(shù)值如表2所示。金屬噪聲背景17 dB，測試數(shù)據(jù)在14～16 dB范圍內波動，暫態(tài)地電壓幅值未超過20 dB，與背景值接近。超聲波連續(xù)檢測模式下檢測圖譜中顯示信號幅值未見異常，頻率成分1[50Hz]及頻率成分2[100Hz]信號未見異常，綜合判斷303開關柜局放超聲檢測正常。

表2　開關柜暫態(tài)地電壓檢測結果

3　效果評價

（1）本次開關柜帶電檢測普測，暫態(tài)地電壓檢測沒有發(fā)現(xiàn)異常信號，特高頻局部放電檢測及超聲波局部放電檢測法均檢測到異常信號，說明帶電檢測技術具有早期預見性，開關柜帶電檢測能夠在設備正常運行的情況下檢測其絕緣狀況，及時發(fā)現(xiàn)早期缺陷，避免重大事故發(fā)生。

（2）采用單一帶電檢測技術不能作為開關柜是否存在放電信號的判斷依據(jù)，也無法判斷放電嚴重程度，故而采用具有放電源帶電檢測的聲電聯(lián)合定位功能的技術，快速準確地確定放電類型、嚴重類型及放電源的故障部位。此方法能夠彌補常規(guī)檢測方法定位上的不足，極大方便了故障點和干擾源的查找，避免反復停電檢修，提高檢修效率。

（3）采用聲電聯(lián)合的帶電檢測技術對開關柜現(xiàn)場檢測實施方便快捷，可持續(xù)跟蹤監(jiān)測，對于早期的放電缺陷可進行跟蹤監(jiān)測，觀察缺陷的發(fā)展情況，提出合理的消缺安排，確保電力用戶用電的時效性。

（4）在確定開關柜的早期缺陷對設備的安全穩(wěn)定運行造成了威脅，放電源類型和位置的確定為針對性停電檢修提供技術支持，并且借助開關柜帶電檢測，可以避免盲目停電檢修，從而提高設備的檢修效率及質量。

4　結論

（1）聲電聯(lián)合的綜合帶電檢測方法及定位技術可應用于開關柜早期缺陷診斷中。

（2）目前的帶電檢測方法方便快捷，在系統(tǒng)中逐漸推廣應用，對設備絕緣狀態(tài)的評估起到越來越重要的作用。

（3）伴隨著帶電檢測技術的發(fā)展和成熟，還須要對檢測方法、缺陷判別、精確定位等方面做更多的探索和研究。

參考文獻：

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