劉大永 馬文清 李金月

摘要：為實(shí)現(xiàn)高壓開(kāi)關(guān)柜的安全可靠運(yùn)行，針對(duì)某開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部局部放電的案例，采用暫態(tài)地電壓（TEV）檢測(cè)技術(shù)、超聲波（AE）檢測(cè)技術(shù)及特高頻（UHF）檢測(cè)技術(shù)對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行檢測(cè)并發(fā)現(xiàn)存在局放信號(hào)；利用平分面法從橫向、縱向及深度三維空間對(duì)局放源的位置進(jìn)行了定位；依據(jù)相關(guān)的檢測(cè)數(shù)據(jù)、討論分析了局放的幅值、類型及原因，經(jīng)處理后局放信號(hào)消失。研究表明：多種檢測(cè)技術(shù)和超高頻法定位技術(shù)對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部局部放電故障的檢測(cè)和準(zhǔn)確定位提供了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜；局部放電；暫態(tài)地電壓；超聲波檢測(cè)；特高頻檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TM835.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：HTA

高壓開(kāi)關(guān)柜是城市配電網(wǎng)中的重要設(shè)備，它位于變電站變壓器低壓側(cè)，是變壓器與負(fù)荷用戶的連接導(dǎo)體，其主要作用是進(jìn)行開(kāi)合、控制和保護(hù)用電設(shè)備。根據(jù)高壓開(kāi)關(guān)柜事故分析1992-2002年，10年期間，高壓開(kāi)關(guān)柜絕緣故障占48%。因此，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的絕緣性能進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)，掌握其當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，為高壓開(kāi)柜維修提供切實(shí)可靠的依據(jù)。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生金屬毛刺、氣泡等絕緣缺陷時(shí)[1-2]，在這些缺陷處容易產(chǎn)生極強(qiáng)的電磁場(chǎng)，導(dǎo)致電荷定向移動(dòng)，從而激發(fā)出高頻電磁波，檢測(cè)方法包括超聲波（AE）法、暫態(tài)地電壓（TEV）法及特高頻（UHF）法等，并且形成了相應(yīng)的典型案例庫(kù)[3-5]，并對(duì)局放源進(jìn)行空間定位，依據(jù)相關(guān)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，討論分析了開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部局部放電的幅值、特點(diǎn)、類型及原因，并提出了具體的處理方案。

1 開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)

1.1 開(kāi)關(guān)柜局放的原因

高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電主要表現(xiàn)為設(shè)備絕緣問(wèn)題，常見(jiàn)的原因如下：

（1）爬距及空氣間隙不夠。

（2）制造質(zhì)量差，工藝不良。

（3）環(huán)境條件的影響。

（4）雷擊過(guò)電壓造成開(kāi)關(guān)柜閃絡(luò)。

1.2 暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)

它的原理是耦合開(kāi)關(guān)柜外殼上的放電信號(hào)；該方法原理簡(jiǎn)單，靈敏度高，定位準(zhǔn)，便于實(shí)現(xiàn)。但是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，干擾信號(hào)較多，需要從眾多的噪聲識(shí)別局部放電信號(hào)，因此這種方法的使用推廣受到了一定的限制[5-9]，見(jiàn)圖1。

1.3 超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波法：開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，產(chǎn)生從幾十赫到幾兆赫的信號(hào)，并會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、聲音物理現(xiàn)象，因此超聲波是局部放電信號(hào)的體現(xiàn)。開(kāi)關(guān)柜封閉性好，超聲波信號(hào)就更不容易被檢測(cè)到，因此用超聲波信號(hào)檢測(cè)局部放電信號(hào)就要求操作人員有豐富的經(jīng)驗(yàn)[9-12]。見(jiàn)圖2。

2 局部放電案例的綜合診斷

在呼西配電所安裝IMD故障預(yù)警系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)到明顯的局部放電信號(hào)，并且南側(cè)柜體從“所用變二”柜到“呼準(zhǔn)旁路”柜放電量依次減小，北側(cè)柜體從“所用變一”到“自閉二”放電量依次減小，北側(cè)放電量大于南側(cè)。

2.1 開(kāi)關(guān)柜本體放電情況試驗(yàn)

用TEV傳感器檢測(cè)發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜有放電現(xiàn)象，用特高頻傳感器檢測(cè)發(fā)現(xiàn)附近墻體、電纜、空間等均都有放電現(xiàn)象。接著用超聲波傳感對(duì)柜縫等進(jìn)行檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)明顯放電現(xiàn)象。如圖3所示是對(duì)進(jìn)線保護(hù)二開(kāi)關(guān)柜用TEV傳感器及開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)儀檢測(cè)結(jié)果，現(xiàn)柜體有放電現(xiàn)象。

開(kāi)關(guān)柜本體能檢測(cè)到放電量可能是開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生放電，也可能是外界輻射至開(kāi)關(guān)柜，因此用超聲波傳感器對(duì)柜體本身進(jìn)行放電檢測(cè)。由于超聲波傳感器未檢測(cè)到明顯的放電現(xiàn)象，因此，初步假設(shè)放電來(lái)自空間，接下來(lái)在空間范圍內(nèi)檢測(cè)放電位置。

2.2 空間范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)

2.2.1 水平方向的放電位置的確定

把TEV傳感器A、B放在l、2位置進(jìn)行帶電檢測(cè)，用示波器進(jìn)行觀察，能看到明顯的時(shí)間差，把傳感器按照箭頭順序依次上移，發(fā)現(xiàn)傳感器在位置5最先接收到放電信號(hào)，說(shuō)明放電點(diǎn)可能來(lái)自于5號(hào)位置所在的開(kāi)關(guān)柜，也有可能來(lái)自于電源進(jìn)線二及計(jì)量柜的電纜（即e組電纜）放電。見(jiàn)圖4。

2.2.2垂直方向上的放電點(diǎn)位置的確定

由于來(lái)自于開(kāi)關(guān)柜和電纜放電，因此利用方向傳感器來(lái)測(cè)量空間放電。把方向傳感器分別放置于開(kāi)關(guān)柜端以及電纜端，測(cè)量傳感器接收到信號(hào)的時(shí)間差，以此來(lái)計(jì)算傳感器之間的距離。測(cè)得的距離與傳感器實(shí)際距離越接近，說(shuō)明距離放電點(diǎn)越近，先收到信號(hào)的傳感器也就越接近放電源。

按照上圖方式放置傳感器，能看到明顯的時(shí)間差，如圖5所示，經(jīng)過(guò)計(jì)算，時(shí)間差為4ns，計(jì)算得兩傳感器之間距離得1.2m，兩傳感器實(shí)際距離為1.74m。同樣方向靠近電纜放置傳感器，傳感器A先接收到信號(hào)，測(cè)量結(jié)果如圖5所示。經(jīng)過(guò)計(jì)算兩傳感器時(shí)間差為5.5ns，經(jīng)計(jì)算兩傳感器距離為1.65m，經(jīng)測(cè)量?jī)蓚鞲衅髦g距離為1.74m。

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)證明，傳感器接近于電源進(jìn)線一及計(jì)量柜的進(jìn)線電纜時(shí)，根據(jù)時(shí)差所計(jì)算的距離更接近于傳感器的實(shí)際距離，并且接近穿墻套管的傳感器更早收到信號(hào)，因此，初步確定，放電來(lái)自電源進(jìn)線一及計(jì)量柜的進(jìn)線電纜。

2.2.3墻體內(nèi)外放電位置確定

由于現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，首先要確定放電點(diǎn)位置到底是在穿墻套管，還是電線桿，因此，我們?cè)谑彝膺M(jìn)行放電點(diǎn)檢測(cè)。

傳感器在位置1時(shí)，時(shí)間差最長(zhǎng)，傳感器遠(yuǎn)離此處，時(shí)間差越小如圖6B所示，將傳感器分別放于1、2、3點(diǎn)處，測(cè)得時(shí)差如表1所示：

圖6說(shuō)明放電點(diǎn)更接近1的為位置。因此鎖定為絕緣子或者避雷器內(nèi)部放電。

2.3 確定電纜放電相

通過(guò)上述試驗(yàn)證明是e組穿線套管或者絕緣子放電。用高頻電流互感器卡分別卡在電纜A、B、C相上，看出B相幅值最大。用聲電一體傳感器及便攜式局部放電檢測(cè)儀、電纜局部放電監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行驗(yàn)證，都能檢測(cè)到明顯的放電波形，并且能準(zhǔn)確測(cè)得放電時(shí)刻的放電量。得到結(jié)果如表2所示，證明確實(shí)B相放電。

把電源進(jìn)線一及計(jì)量進(jìn)線電纜斷電，TEV在線檢測(cè)傳感器仍然報(bào)警，用同樣的步驟進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)車站出現(xiàn)電纜穿線套管B相有放電。

3 結(jié)語(yǔ)

為實(shí)現(xiàn)高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部局部放電準(zhǔn)確、快速查找及定位，結(jié)合局部放電案例，采用暫態(tài)地電壓、特高頻、超聲波等多種檢測(cè)技術(shù)分析了開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部局部放電特性，通過(guò)聲電聯(lián)合局部放電測(cè)試方法對(duì)開(kāi)關(guān)柜局部放電進(jìn)行精確定位和測(cè)試分析，可以大大降低設(shè)備維護(hù)時(shí)間，提高維護(hù)效率。 同時(shí)針對(duì)有疑似局部放電的開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤，利用趨勢(shì)分析、橫向?qū)Ρ取⒖v向?qū)Ρ燃敖y(tǒng)計(jì)分析等方法對(duì)局部放電源進(jìn)行綜合的評(píng)估，為下一步開(kāi)關(guān)柜的狀態(tài)檢修提供可靠的數(shù)據(jù)。

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