庫(kù)柏（寧波）電氣有限公司 李 玲

特高頻定位技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜故障診斷中有著重要的作用，為了保證檢測(cè)的準(zhǔn)確，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理應(yīng)用。通過(guò)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜故障診斷技術(shù)的闡述，介紹高壓開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障以及高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)中的故障原因，結(jié)合特高頻時(shí)差定位原理分析特高頻定位技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜故障診斷中的實(shí)際應(yīng)用，使其診斷更加準(zhǔn)確有效。

高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)備屬于電力系統(tǒng)中的重要輸電設(shè)備，應(yīng)保證其運(yùn)行的性能以提升電力系統(tǒng)效率，需要對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜故障進(jìn)行全面診斷，避免故障問(wèn)題帶來(lái)不良影響。當(dāng)前診斷技術(shù)包括了較多種類，其中特高頻定位技術(shù)作為一種重要的手段，為診斷工作的進(jìn)行帶來(lái)了有效的幫助，合理地應(yīng)用該技術(shù)，使高壓開(kāi)關(guān)柜故障診斷能夠順利開(kāi)展，為設(shè)備的使用提供保障。

1 高壓開(kāi)關(guān)柜故障診斷技術(shù)

當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)柜產(chǎn)生故障之前，一般會(huì)出現(xiàn)局部放電的情況，局部放電所產(chǎn)生的聲、光、電信號(hào)都能更通過(guò)帶電檢測(cè)來(lái)明確，當(dāng)前在高壓開(kāi)關(guān)柜帶電檢測(cè)中經(jīng)常使用的方式有暫態(tài)地電壓法、特高頻法等。其中，暫態(tài)地電壓法容易受到接地干擾的影響，當(dāng)接地網(wǎng)存在故障的時(shí)候，一般整個(gè)高壓室暫態(tài)地電壓都比較大。相比該方式，特高頻技術(shù)的應(yīng)用具有更好的效果，能為檢測(cè)帶來(lái)一定的幫助，使檢測(cè)能夠順利完成。我國(guó)當(dāng)前針對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的局部放電診斷及定位技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究，得到了相應(yīng)的參考內(nèi)容，由于特高頻技術(shù)的應(yīng)用有著較大的優(yōu)勢(shì)，例如頻段高、抗干擾能力強(qiáng)等，能夠保證定位的效果，因此將其應(yīng)用在高壓開(kāi)關(guān)柜故障診斷中能夠發(fā)揮出良好的效果。

2 高壓開(kāi)關(guān)柜常見(jiàn)故障

第一是分?jǐn)喙收?，高壓開(kāi)關(guān)柜的分?jǐn)喙收现杏嘘P(guān)閉、開(kāi)斷故障，該故障存在于多種斷路器之中。比如，斷路器產(chǎn)生了滅弧異常問(wèn)題的時(shí)候，會(huì)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的使用造成影響，導(dǎo)致斷路器難以正常地運(yùn)行。分?jǐn)喙收蠁?wèn)題比較多見(jiàn)，一般需要根據(jù)故障進(jìn)行詳細(xì)判斷，找到高壓開(kāi)關(guān)柜異常的原因，將問(wèn)題解決。第二是絕緣故障，該故障通常表現(xiàn)為絕緣子擊穿以及高壓開(kāi)關(guān)柜放電，當(dāng)產(chǎn)生了這種故障情況的時(shí)候，會(huì)使高壓開(kāi)關(guān)柜的絕緣性能被破壞，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)提升?？刹捎镁植糠烹姽收显\斷技術(shù)來(lái)判斷高壓開(kāi)關(guān)柜的絕緣故障，了解故障的詳細(xì)情況，為預(yù)防高壓開(kāi)關(guān)柜絕緣故障問(wèn)題帶來(lái)有效的幫助。第三是動(dòng)作故障，該故障中一般包括了誤動(dòng)及拒動(dòng)，產(chǎn)生概率比較高，會(huì)帶來(lái)不良的影響。當(dāng)產(chǎn)生這種問(wèn)題的時(shí)候，一般是由于機(jī)械傳動(dòng)故障及電氣回路故障造成影響，在設(shè)備運(yùn)行中外部環(huán)境及工藝會(huì)導(dǎo)致高壓開(kāi)關(guān)柜的動(dòng)作異常。同時(shí)，在實(shí)際的情況下，環(huán)境對(duì)開(kāi)關(guān)柜造成影響比較顯著，在一些溫度較高、氣候潮濕的地區(qū)環(huán)境中，開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生機(jī)械零部件腐蝕的問(wèn)題，這使開(kāi)關(guān)柜的使用壽命大大減少。

3 高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)中的故障原因

帶電檢測(cè)技術(shù)在開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)檢測(cè)及維修中，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的故障處理有著重要的作用，在技術(shù)的發(fā)展下，形成了完善的應(yīng)用體系。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部設(shè)備局部放電情況產(chǎn)生的原因比較多，需要根據(jù)不同的設(shè)備位置的情況進(jìn)行分析，明確產(chǎn)生的因素。穿柜套管產(chǎn)生局部放電是由于沒(méi)有安裝屏蔽線，或者表面受潮；互感器產(chǎn)生局部放電是由于內(nèi)部絕緣電阻降低，本體有墊片；絕緣隔板產(chǎn)生局部放電是由于表面存在臟污物質(zhì)，鋁排孔洞??；絕緣子產(chǎn)生局部放電是由于表面受潮或者螺栓松動(dòng)；斷路器產(chǎn)生局部放電是由于觸頭盒表面凝露或者觸頭發(fā)生了變形問(wèn)題；隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)生局部放電是由于觸頭存在接觸不良的情況或者受力不均勻；避雷器產(chǎn)生局部放電是由于閥片受潮或者接地線松動(dòng)脫落；電力電纜產(chǎn)生局部放電是由于電纜頭受到損傷或者傘裙臟污受潮；傳感器瓶產(chǎn)生局部放電是由于信號(hào)線發(fā)生松動(dòng)或者傳感器瓶中電容單元存在破損情況；站變產(chǎn)生局部放電是由于溫度探頭與高壓包搭接。

4 特高頻時(shí)差定位原理

時(shí)差法特高頻定位技術(shù)應(yīng)用原理是：放電產(chǎn)生的同一個(gè)特高頻電磁波傳播到不同距離傳感器所需要的時(shí)間不同，結(jié)合電磁波到達(dá)傳感器的時(shí)差能夠計(jì)算出放電點(diǎn)距離傳感器的距離，使傳感器的方位得到改變，能夠確定放電點(diǎn)的位置。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部存在局部放電源，將兩個(gè)傳感器分別放在附近用于接收信號(hào)，在t0時(shí)間發(fā)出特高頻電磁波信號(hào)，傳遞到傳感器的時(shí)間分別為t1及t2，兩者時(shí)差為Δt，Δt能夠在示波器或者其他時(shí)差定位設(shè)備中讀出，用以下式子Δt=t1-t2表示。假設(shè)電磁波的傳播速度為c，可使用ΔL=cΔt來(lái)求出放電點(diǎn)距離傳感器的位置。通常高壓開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體，想要一次性地完成定位，應(yīng)在附近布置適當(dāng)數(shù)量的傳感器，一般可設(shè)置3個(gè)。計(jì)算放電點(diǎn)坐標(biāo)的時(shí)候，利用以上式子來(lái)完成計(jì)算，最終可得到放電點(diǎn)集合，將3個(gè)傳感器結(jié)果兩兩求解之后能夠得到3個(gè)雙曲面相交點(diǎn)，即為放電點(diǎn)。使用該方式進(jìn)行計(jì)算難度比較大，還會(huì)出現(xiàn)在實(shí)數(shù)范圍內(nèi)無(wú)解的情況。當(dāng)檢測(cè)中環(huán)境干擾電磁波較多的時(shí)候，放電電磁波信號(hào)難以進(jìn)行獲取，同時(shí)，當(dāng)在不同傳感器中沒(méi)有獲取到同一個(gè)電磁波信號(hào)，或者選擇錯(cuò)誤的電磁波信號(hào)，會(huì)對(duì)定位結(jié)果造成影響。另外，開(kāi)關(guān)柜尺寸比較小，電磁波的傳播速度比較快，同一信號(hào)到達(dá)不同傳感器的時(shí)差獲取也有著一定難度，因此對(duì)傳感器的精度要求比較高，當(dāng)采樣存在誤差，難以精確地得到放電點(diǎn)。

表1 開(kāi)關(guān)柜暫態(tài)地電壓數(shù)值

圖1 超聲波連續(xù)圖譜

5 特高頻定位技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜故障診斷中的實(shí)際應(yīng)用

5.1 帶電檢測(cè)普測(cè)數(shù)據(jù)

某企業(yè)電氣試驗(yàn)小組對(duì)變電站35 kVⅡ段母線以及相連間隔進(jìn)行局部放電檢測(cè)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。在開(kāi)展高壓開(kāi)關(guān)柜暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)工作的過(guò)程中，測(cè)試環(huán)境背景為18 dB，發(fā)現(xiàn)高壓室中3522 3號(hào)電容器的開(kāi)關(guān)以及相鄰的3509 2號(hào)站用變開(kāi)關(guān)柜檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)顯示出了偏大的情況，主要數(shù)據(jù)如表1所示。

檢測(cè)結(jié)果及環(huán)境背景值之間的差值比較大，所以需要使用特高頻、超聲波技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)，明確3509 1號(hào)站用變開(kāi)關(guān)間隔存在著懸浮放電的情況?？紤]到高壓室檢測(cè)環(huán)境背景值情況以及與檢測(cè)結(jié)果之間的差值超出了24 dB，應(yīng)根據(jù)交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中的要求來(lái)進(jìn)行處理，當(dāng)開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)結(jié)果與環(huán)境背景值之間相差了超出了20 dB的時(shí)候，應(yīng)明確產(chǎn)生該情況的原因。通過(guò)超聲波技術(shù)檢測(cè)的進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)3509 2號(hào)站用變開(kāi)關(guān)柜柜體縫隙位置超聲波信號(hào)存在異常問(wèn)題，有異常頻率情況，放電信號(hào)存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象，同時(shí)使用耳機(jī)能夠聽(tīng)到強(qiáng)烈的放電聲音，需要進(jìn)行詳細(xì)的分析。

經(jīng)過(guò)對(duì)超聲波圖譜的分析，發(fā)現(xiàn)有效值及幅值相對(duì)于背景值偏大，頻率成分2比較明顯，經(jīng)過(guò)判斷能夠確定在3509開(kāi)關(guān)柜周圍有著絕緣放電或者懸浮電位放電的缺陷問(wèn)題。通過(guò)詳細(xì)的分析，對(duì)缺陷位置進(jìn)行明確，需要進(jìn)行特高頻檢測(cè)。在檢測(cè)中使用局部檢測(cè)儀開(kāi)展檢測(cè)工作，經(jīng)過(guò)分析可知3509 2號(hào)站用變開(kāi)關(guān)柜的懸浮電位信號(hào)比較明顯，幅值超出了60 dB，信號(hào)相比3522 3號(hào)電容器開(kāi)關(guān)柜要大，因此可判斷懸浮信號(hào)放電電源位于3509 2號(hào)站用變開(kāi)關(guān)柜的附近位置（見(jiàn)圖1）。

5.2 檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)對(duì)3509開(kāi)關(guān)柜附近的局部放電信號(hào)進(jìn)行定位，根據(jù)定位圖來(lái)開(kāi)展分析，定位放電的位置在開(kāi)柜頂部外側(cè)的支柱絕緣子瓷瓶A相附近。通過(guò)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜故障診斷的分析，當(dāng)產(chǎn)生了局部放電情況的時(shí)候，放電信號(hào)可使用暫態(tài)地電壓、超聲波、特高頻技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，定期對(duì)35 kV開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行帶電檢測(cè)。特高頻檢測(cè)能夠?qū)﹂_(kāi)關(guān)柜內(nèi)部局部放電進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，在開(kāi)關(guān)柜的表面觀察窗等位置設(shè)置傳感器，使用時(shí)差法能夠定位到局部放電的位置，給設(shè)備的解體檢修提供相應(yīng)的支持。

結(jié)語(yǔ)：高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)備的使用影響著電力系統(tǒng)的整體性能，應(yīng)通過(guò)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的有效管理維護(hù)來(lái)保證其使用效果。在故障診斷工作中，應(yīng)借助有效的技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性，根據(jù)結(jié)果來(lái)進(jìn)行處理。其中特高頻定位技術(shù)發(fā)揮了重要的作用，通過(guò)對(duì)該技術(shù)的有效應(yīng)用能夠?yàn)楣收蠙z測(cè)及診斷帶來(lái)幫助。