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(1.國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610041；2. 國網(wǎng)德陽供電公司，四川 德陽 618000；3.思源博睿(成都)科技有限公司，四川 成都 610041)

0 引 言

高壓幵關(guān)柜是電網(wǎng)中重要的設(shè)備，經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，開關(guān)柜發(fā)生故障的原因之一就是局部放電(partial discharge，PD)。局部放電能夠預(yù)示設(shè)備絕緣發(fā)生劣化的情況，若能對開關(guān)柜在運(yùn)行時進(jìn)行局部放電的帶電檢測，就能及時掌握設(shè)備的絕緣狀況，對開關(guān)柜的維護(hù)以及電力系統(tǒng)的安全保障都是有益的[1-7]。

目前，對高壓開關(guān)柜局部放電的檢測方法主要有超聲波(acoustic emission，AE) 法、暫態(tài)地電壓(transient earth voltage，TEV)法及超高頻(ultra high frequency,UHF)法等。超高頻法不受設(shè)備機(jī)械振動等環(huán)境影響、定位快速；超聲波法抗電氣干擾能力強(qiáng)、 定位準(zhǔn)確；暫態(tài)地電壓法的靈敏度和結(jié)果穩(wěn)定性高。聲電聯(lián)合檢測技術(shù)綜合了3種檢測方法的優(yōu)點(diǎn)，使得檢測結(jié)果更為迅速和精確，在故障檢測及分析方面有良好的效果[8-13]。

某供電公司在開展春節(jié)保電工作中，對某220 kV變電站進(jìn)行了10 kV開關(guān)柜超聲波、超高頻和暫態(tài)地電壓局部放電聯(lián)合帶電檢測。通過聯(lián)合檢測發(fā)現(xiàn)2號主變壓器902開關(guān)柜和9022隔離柜的后柜門下部均有異常放電信號。

下面通過對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，并通過停電檢查找出缺陷原因，最終提出了相應(yīng)的整改措施。

1 帶電檢測數(shù)據(jù)分析

1.1 暫態(tài)低電壓檢測數(shù)據(jù)分析

在對某 220 kV變電站10 kV高壓室開關(guān)柜進(jìn) 行普測時，首先選用暫態(tài)地電壓測試，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，902開關(guān)柜后柜門下部幅值為35 dB，9022隔離柜后柜門下部放電信息幅值為37 dB，整個開關(guān)柜室的背景噪聲幅值為13 dB。依據(jù) Q/GDW 11060- 2013《交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測試技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用導(dǎo)則》，若設(shè)備上測得的信號絕對值大于或等于20 dB，則認(rèn)為設(shè)備中可能存在有害的局部放電。因此，判斷902開關(guān)柜及9022隔離柜下部有可能存在局部放電。

1.2 超聲波檢測數(shù)據(jù)分析

采用超聲波法，對902開關(guān)柜及9022隔離柜的前柜門下部縫隙和后柜門下部縫隙、通風(fēng)孔處進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)在儀器增益為80的情況下，902開關(guān)柜和9022隔離柜測得信號平均幅值分別為24 dBμV和30 dBμV，峰值分別為31 dBμV和37 dBμV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出6 dBμV的警戒閾值。而整個開關(guān)柜室的背景噪聲幅值僅為-5 dBμV，開關(guān)室內(nèi)其他開關(guān)柜同樣部位的超聲波測試幅值均在-3～3 dBμV左右。

如圖1所示，由于在整個測試過程中接近90 s時間范圍內(nèi)，大部分時間放電脈沖柱的幅值超過背景噪聲，且時域波形的包絡(luò)線并非是振動信號的正弦波形，而是以短脈沖為主，因此很可能有異常放電存在。超聲波局部放電測試周期峰值、有效值、50 Hz工頻相關(guān)性和100 Hz工頻相關(guān)性如圖2所示。從圖中可以看出該異常放電的50 Hz工頻相關(guān)性很弱且100 Hz工頻相關(guān)性較弱，說明其放電的周期重復(fù)性和相位相關(guān)性弱。同時，根據(jù)圖3所示的放電幅值與放電脈沖數(shù)量之間的關(guān)系可以看出，局部放電信號的周期放電峰值較高，說明該放電現(xiàn)象與尖端毛刺放電、金屬懸浮電位放電關(guān)系不大，很可能是導(dǎo)電微粒放電或者絕緣介質(zhì)沿面放電。

圖1 超聲波局部放電測試放電幅值的時域波形

圖2 超聲波局部放電測試周期峰值、有效值、50 Hz工頻相關(guān)性和100 Hz工頻相關(guān)性

圖3 超聲波局部放電測試放電幅值與放電脈沖數(shù)量之間的關(guān)系

1.3 超高頻檢測數(shù)據(jù)分析

采用超高頻法，將傳感器放置在9022隔離柜后柜門下部的玻璃觀察窗處。放電幅值的時域波形，放電脈沖的周期峰值、有效值、50 Hz工頻相關(guān)性和100 Hz工頻相關(guān)性，放電幅值與放電脈沖數(shù)量之間的關(guān)系分別如圖4、圖5及圖6所示。

由超高頻測試結(jié)果可得，由于在整個測試過程接近120 s時間范圍內(nèi)，大部分時間放電脈沖柱的幅值超過背景噪聲14 dB，按照該儀器的使用判據(jù)，很可能有異常放電存在。由于該異常放電的50 Hz工頻相關(guān)性很弱且100 Hz工頻相關(guān)性較弱，說明其放電的周期重復(fù)性和相位相關(guān)性弱，同時周期放電峰值較高，說明該放電現(xiàn)象與尖端毛刺放電、金屬懸浮電位放電關(guān)系不大，很可能是導(dǎo)電微粒放電或者絕緣介質(zhì)沿面放電。

圖4 超高頻局部放電測試放電幅值的時域波形

圖5 超高頻局部放電測試周期峰值、有效值、50 Hz工頻相關(guān)性和100 Hz工頻相關(guān)性

圖6 超高頻局部放電測試放電幅值與放電脈沖數(shù)量之間的關(guān)系

1.4 綜合分析

通過聲電聯(lián)合檢測的方法對高壓開關(guān)柜的局部放電檢測表明，902開關(guān)柜和9022隔離柜后柜門下部存在較為明顯的放電現(xiàn)象，尤其是兩面開關(guān)柜下部相接處，對應(yīng)兩面柜內(nèi)的主母排的支持瓷瓶和三相穿柜套管。在關(guān)閉掉開關(guān)室內(nèi)通風(fēng)設(shè)施，降低外部噪聲干擾后，在兩面開關(guān)柜的后下柜門處，能聽見較為微弱的“嘶嘶”放電聲，尤其是兩面開關(guān)柜下部相接處，初步判斷放電聲來自三相穿柜套管位置。透過開關(guān)柜后下部的觀察窗，未看到兩面開關(guān)柜后下部內(nèi)有肉眼可分辨的雜質(zhì)或微粒，柜內(nèi)無凝露現(xiàn)象，母排搭接處也無肉眼可分辨的過熱痕跡。初步懷疑是三相穿柜套管內(nèi)屏蔽不良或沿面爬電所致。

2 停電檢查及整改

為查清缺陷原因，進(jìn)一步采取停電檢修、解體分析的方法。檢查發(fā)現(xiàn)902開關(guān)柜和9022隔離柜間CT的A、B相穿柜套管的環(huán)氧樹脂絕緣均有被鋁質(zhì)母排刮擦后留下的大量白色粉末，且對應(yīng)刮擦處有淺淺的凹痕，如圖7、圖8及圖9所示。

圖7 902開關(guān)柜內(nèi)存在環(huán)氧樹脂粉末的穿柜套管

圖8 902開關(guān)柜穿柜套管A相

圖9 9022隔離柜穿柜套管A相

通過檢查發(fā)現(xiàn)，由于A、B相母排對中不良，明顯緊貼穿柜套管下部并且刮擦到CT的環(huán)氧樹脂主絕緣，造成大量環(huán)氧樹脂白色粉末出現(xiàn)。進(jìn)一步測量可得，902開關(guān)柜的三相母排對接地構(gòu)架的距離，均僅為125 mm，剛好滿足國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大事故反措施的最低要求[15]。但是由于支撐母排的A、B相構(gòu)架在廠內(nèi)組裝時與后柜門的距離存在偏差，造成A、B相母排未對中帶CT的穿柜套管，偏離了套管中心，更靠近后柜門。同時，現(xiàn)場安裝的A、B相母排更靠近帶CT的穿柜套管下部，造成安裝時母排與CT的環(huán)氧樹脂主絕緣發(fā)生了刮擦。隨著902開關(guān)和9022隔離開關(guān)分合閘時給母排帶來的振動，以及帶負(fù)荷運(yùn)行時母排的熱脹冷縮及電動力作用，使得CT的環(huán)氧樹脂主絕緣進(jìn)一步被緩慢破壞，造成大量白色環(huán)氧樹脂粉末出現(xiàn)。

由于帶較大負(fù)荷運(yùn)行時母排輕微振動，給緊挨的CT的環(huán)氧樹脂主絕緣帶來機(jī)械力的作用，會產(chǎn)生超聲信號。同時，運(yùn)行時CT的環(huán)氧樹脂主絕緣表面淺淺的凹痕帶來了局部電場集中，此處也會產(chǎn)生暫態(tài)低電壓及超高頻信號。

由于套管位置已無法改動，通過重新安裝母排以調(diào)整母排位置，加裝熱縮護(hù)套的方式，避免母排與CT的環(huán)氧樹脂主絕緣直接接觸，同時擦拭清掃穿柜套管及CT內(nèi)表面。投運(yùn)后局放帶電檢測未發(fā)現(xiàn)異常。

3 結(jié) 語

在開關(guān)柜運(yùn)行過程中，超高頻、超聲波和暫態(tài)地電壓檢測能夠及時發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)部放電異常。通過聲電聯(lián)合局部放電測試方法對開關(guān)柜局部放電進(jìn)行精確定位和測試分析，可以大大降低設(shè)備維護(hù)時間，提高維護(hù)效率。

同時，安裝調(diào)試階段應(yīng)特別注意并綜合考慮主變壓器開關(guān)柜和主變壓器隔離柜、母線分段柜和分段隔離柜間母排與穿柜套管間的對中以及母排對地的絕緣距離、多層母排間墊片加裝等情況，保證開關(guān)柜無缺陷投運(yùn)。