姚 寧，李 凱，樊昱皓

（國網(wǎng)山西省電力公司運城供電公司，山西 運城 044000）

35 kV開關(guān)柜局放帶電檢測數(shù)據(jù)異常分析

姚 寧，李 凱，樊昱皓

（國網(wǎng)山西省電力公司運城供電公司，山西 運城 044000）

介紹了開關(guān)柜局部放電帶電檢測常用的兩種方法，對某110 kV變電站35 kV開關(guān)柜暫態(tài)地電壓檢測和超聲波檢測過程中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)與放電信號進行了綜合分析，通過兩種方法結(jié)合判斷出異常開關(guān)柜的放電類型，并進行了驗證與有效處理。

開關(guān)柜；暫態(tài)地電壓；超聲波

0 引言

開關(guān)柜是以斷路器為主的成套電氣設(shè)備，其主要用于電網(wǎng)系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、配電以及電能的轉(zhuǎn)換等。它主要是由斷路器（高壓開關(guān)）、控制、測量、保護裝置、母線、外殼和支持件等組成。開關(guān)柜的故障類型一般可分為五類分別為：拒動/誤動故障、絕緣故障、開斷與關(guān)合故障、載流故障、外力及其他故障。中國電力科學(xué)研究院對1989—1997年和2002年40.5 kV以下開關(guān)設(shè)備的故障類型進行了統(tǒng)計分析，其中，絕緣與載流性故障占所有故障類型的30%~53%[1]，而這兩種故障均與局部放電現(xiàn)象密切相關(guān)，都可以通過局部放電檢測技術(shù)檢測出來。因此，對開關(guān)柜進行局部放電帶電檢測可及時發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜存在的絕緣、過熱等潛在缺陷，有效減少開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障的概率。

1 開關(guān)柜局部放電檢測方法

經(jīng)過多年的現(xiàn)場應(yīng)用和經(jīng)驗表明，對開關(guān)柜進行局部放電檢測最為有效的方法是將TEV（暫態(tài)地電壓）和超聲波兩種檢測方法相結(jié)合。由于暫態(tài)地電壓檢測原理為電容耦合式，為了能有效地檢測出開關(guān)柜局部放電信號，現(xiàn)場檢測時暫態(tài)地電壓傳感器一定要與金屬柜體緊密接觸。進行開關(guān)柜超聲波檢測時，由于超聲波傳感器為敞開式[2]，因此，測試時傳感器應(yīng)接近開關(guān)柜表面縫隙、觀察窗、測溫孔等部位（不應(yīng)緊貼開關(guān)柜，以保證傳感器與設(shè)備間有空氣通道），測試時還應(yīng)保持傳感器靜止?fàn)顟B(tài)，避免因傳感器抖動而影響測試結(jié)果（注意：檢測時用耳機先聽被檢測設(shè)備有無放電聲音，監(jiān)聽到放電聲音后再判斷放電的嚴(yán)重程度）。

2 某110 kV變電站35 kV開關(guān)柜局部放電檢測數(shù)據(jù)異常分析

2016年7月6日電氣試驗人員對某110 kV變電站35 kV高壓室所有開關(guān)柜進行了暫態(tài)地電壓、超聲波局部放電檢測。根據(jù)現(xiàn)場開關(guān)柜實際結(jié)構(gòu)選擇前中、前下、后上、后下4個測試點首先進行暫態(tài)地電壓測試，測試數(shù)據(jù)如表1、圖1所示。

表1 暫態(tài)地電壓測試數(shù)據(jù)

由表1可知開關(guān)柜暫態(tài)地電壓測試數(shù)據(jù)在23 dB～46 dB范圍內(nèi)波動，由圖1可看明顯出I段電壓互感器開關(guān)柜后上、后下部位暫態(tài)地電壓數(shù)值明顯高于同排其他開關(guān)柜。由于開關(guān)室環(huán)境背景值為21 dB，通過計算各開關(guān)柜暫態(tài)地電壓測試數(shù)值與環(huán)境背景值得差值，發(fā)現(xiàn)I段電壓互感器后上、后下部位測試值與環(huán)境背景值的差值大于20 dB，超過規(guī)定值，因此需要結(jié)合超聲波等檢測手段查找該開關(guān)柜暫態(tài)地電壓值偏高的原因。

在對高壓室所有開關(guān)柜進行超聲波檢測時，發(fā)現(xiàn)35 kV I段電壓互感器開關(guān)柜后部縫隙處能監(jiān)聽到放電聲音（其他開關(guān)柜均無放電聲音），超聲波信號異常。為了尋找異常信號最強處，對該開關(guān)柜進行多點定位檢測，發(fā)現(xiàn)在開關(guān)柜柜體后中下位置的通風(fēng)孔處超聲波信號幅值最大，放電聲音最為強烈，測試圖譜如圖2所示。

圖1 暫態(tài)地電壓測試數(shù)據(jù)橫向?qū)Ρ葓D

b相位圖譜

圖2 超聲波測試圖譜

由圖2可知，該開關(guān)柜后中部位置通風(fēng)口處超聲波信號周期最大值為26 dB，頻率成分2＞頻率成分1，1個工頻周期有2簇脈沖信號，放電脈沖波形穩(wěn)定。將暫態(tài)地電壓和超聲波2種測試模式下的數(shù)據(jù)結(jié)合，綜合分析可確定該開關(guān)柜后中下部存在嚴(yán)重放電現(xiàn)象。由于暫態(tài)地電壓檢測對懸浮放電模型、電暈放電模型、絕緣子內(nèi)部放電模型敏感，對表面放電模型不敏感。超聲波檢測對沿面放電模型、絕緣子表面放電模型、懸浮放電模型、電暈放電模型敏感，對內(nèi)部放電模型不敏感。因此可初步判斷該開關(guān)柜放電類型為懸浮放電或者電暈放電。為了更加準(zhǔn)確地分析局部放電信號的類型，使用示波器對局部放電信號進行了展開分析，如圖3、圖4所示。

圖3 10 ms示波器波形圖

由圖3所示的特高頻信號，可以觀察到1個工頻周期（20 ms） 出現(xiàn)一大一小2簇放電脈沖，正負(fù)半周2簇放電脈沖信號不完全對稱，每簇放電脈沖幅值大小不一，大脈沖相位分布寬度較寬，小脈沖相位分布寬度較窄。當(dāng)每簇脈沖展開到200 ns如圖4所示，可以觀察到1簇放電脈沖當(dāng)中的每個放電脈沖基本等間距分布，結(jié)合典型放電特征與實際經(jīng)驗綜合判斷該放電類型為金屬表面的電暈放電。

3 缺陷處理

初步分析該開關(guān)柜放電可能是以下原因造成：柜內(nèi)金屬部件安裝或制造工藝較差，造成金屬部件有毛刺或傷痕，引起電暈放電；開關(guān)柜在安裝過程中由于疏忽，遺留凸起金屬物在柜內(nèi)，引起電暈放電；開關(guān)柜在長期運行過程中，由于振動等原因，導(dǎo)致金屬部件接觸不良，引起電暈放電。利用停電檢修機會，試驗人員對35 kV I段電壓互感器開關(guān)柜進行交流耐壓，發(fā)現(xiàn)該開關(guān)柜內(nèi)A、B兩相接地銅排接頭部位有明顯放電現(xiàn)象，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)接地銅排接頭部位螺絲松動，將松動螺絲進行緊固處理后，再做交流耐壓試驗，無放電現(xiàn)象。帶電運行后，該開關(guān)柜暫態(tài)地電壓和超聲波測試數(shù)據(jù)均合格。

圖4 200 ns示波器波形圖

4 結(jié)論

通過上面分析可發(fā)現(xiàn)TEV檢測方法和超聲波檢測方法都有一定的局限性，不能準(zhǔn)確地檢測到所有類型的放電，但兩者之間可以較好地互補，因此，現(xiàn)場將兩種檢測技術(shù)結(jié)合對開關(guān)柜進行全方位的局部放電檢測，可以提高檢測結(jié)果分析的準(zhǔn)確性和可靠性。

[1] 呂軍，彭江.GIS特高頻與超聲波局部放電檢測 [M].北京：中國電力出版社，2015：20-50.

[2] 國家電網(wǎng)公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修規(guī)程：Q/GDW 1168—2013 [S].北京：中國電力出版社，2013.

Abnormal Data Analysis of Partial Discharge Detection in 35 kV Switchgear Cabinet

YAO Ning,LI Kai,FAN Yuhao
（State Grid Yuncheng Power Supply Company of SEPC,Yuncheng,Shanxi044000,China）

This paper introduces twomethods commonly used in the detection oflive discharge ofswitchgear.The abnormal data and discharge signals in the transient voltage detection and ultrasonic detection of a 35 kV switchgear in a 110 kV substation are analyzed synthetically.The discharge type ofthe abnormal switchgear is judged and effectivelytreated.

switchgear cabinet;transient earth voltage;ultrasonic wave

TM591

A

1671-0320（2017）05-0043-03

2017-04-26，

2017-07-21

姚 寧（1987），女，山西運城人，2011年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)自動化專業(yè)，碩士，工程師，從事電氣設(shè)備修試工作；李 凱（1984），男，山西運城人，2016年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，碩士，工程師，從事高壓電氣試驗工作；樊昱皓（1968），男，山西運城人，技師，從事高壓電氣試驗工作。