何小平，蘇淼，陸穎杰，閆學(xué)龍

(國網(wǎng)寧夏電力有限公司檢修公司，寧夏 銀川 750011)

隨著科技水平和帶電檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前已經(jīng)有很多較為成熟的局部放電檢測(cè)技術(shù)和方法，如特高頻法、超聲波法、暫態(tài)地電壓法等[1-2]。不同電氣設(shè)備對(duì)不同原理的檢測(cè)方法表現(xiàn)出的靈敏度有所差別[3]。高壓開關(guān)柜局部放電的檢測(cè)方法中超聲波法和暫態(tài)地電壓法的應(yīng)用較多[4-5]，本文主要介紹超聲波檢測(cè)技術(shù)在高壓開關(guān)柜前期故障診斷中的應(yīng)用。

1 現(xiàn)狀分析

2020年3月22日，帶電檢測(cè)專業(yè)人員對(duì)某330 kV變電站35 kV開關(guān)柜開展例行帶電檢測(cè)工作，外觀檢查過程中發(fā)現(xiàn)35 kV 1號(hào)主變壓器301-1開關(guān)柜(以下簡(jiǎn)稱301-1開關(guān)柜)存在異常聲響，疑似放電聲音。經(jīng)超聲波、暫態(tài)地電波局部放電普測(cè)后，初步判斷該開關(guān)柜可能存在早期潛伏性放電故障。

采用暫態(tài)地電波法對(duì)該小室全部開關(guān)柜進(jìn)行局部放電檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。與2019年檢測(cè)數(shù)據(jù)相比幅值差大于20 dB，依據(jù)開關(guān)柜暫態(tài)地電波定值判別依據(jù)判斷暫態(tài)地電波信號(hào)異常。

表 1 開關(guān)柜暫態(tài)地電波測(cè)試結(jié)果

2 超聲波檢測(cè)及定位

采用超聲波對(duì)該小室全部開關(guān)柜進(jìn)行局部放電檢測(cè)，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)301-1開關(guān)柜超聲信號(hào)幅值異常，測(cè)試數(shù)據(jù)見表2，其他開關(guān)柜未見異常。

表 2 開關(guān)柜超聲波測(cè)試結(jié)果

分別用連續(xù)模式、相位模式、波形模式檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：301-1開關(guān)柜后柜超聲波信號(hào)圖譜異常，且超聲波檢測(cè)儀耳機(jī)可聽見明顯的放電聲，圖譜如圖1—圖3所示。

圖 1 超聲波連續(xù)模式圖譜

圖 2 超聲波相位模式圖譜

圖 3 超聲波波形模式圖譜

通過圖譜可知：在連續(xù)模式下，超聲波幅值最大為24 dB(空氣背景最大值1 dB)，頻率成分2明顯大于頻率成分1；在相位檢測(cè)模式下，有相位聚集效應(yīng)，在一個(gè)工頻周期內(nèi)表現(xiàn)為兩簇，即“雙峰”；在時(shí)域波形模式下，有明顯放電波形，表現(xiàn)為一個(gè)周期有兩個(gè)放電波。綜上所述可初步判斷該開關(guān)柜內(nèi)存在放電故障，放電類型疑似為懸浮或沿面放電。

采用幅值比較法[6]對(duì)放電點(diǎn)位置進(jìn)行初步定位，數(shù)據(jù)如表2所示，最后確定放電故障位于301-1開關(guān)柜后柜上柜內(nèi)。

3 驗(yàn)證分析

3.1 特高頻檢測(cè)驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證放電類型和放電點(diǎn)的位置，隨后對(duì)該小室開關(guān)柜開展特高頻檢測(cè)，檢測(cè)圖譜如圖4—圖7所示。

圖 4 空氣背景特高頻圖譜

圖 5 301-1開關(guān)柜后柜特高頻圖譜

圖 6 301-1開關(guān)柜前柜特高頻圖譜

圖 7 301-1相鄰后柜特高頻圖譜

通過特高頻圖譜發(fā)現(xiàn)：空氣背景中無異常特高頻信號(hào)；301-1開關(guān)柜后柜特高頻檢測(cè)異常。從圖5可知有兩簇幅值較高相位相差180°的等高線條，且兩簇線條呈“外八字”形狀，符合懸浮放電特征；同時(shí)存在幅值較低且分散的兩簇對(duì)稱線條，符合沿面放電特征。

綜上分析該放電為沿面放電和懸浮放電的綜合放電[7](一個(gè)放電故障中有兩種或兩種以上放電類型同時(shí)產(chǎn)生)，301-1開關(guān)柜前柜特高頻檢測(cè)正常，小室內(nèi)其他開關(guān)柜特高頻檢測(cè)均正常。

綜合超聲波檢測(cè)、定位結(jié)果以及特高頻檢測(cè)情況，最終判斷301-1開關(guān)柜后柜上柜門內(nèi)存在懸浮放電和沿面放電的綜合放電故障。

3.2 原因分析

2020年4月1日，對(duì)301-1開關(guān)柜安排停電檢查，發(fā)現(xiàn)位于該開關(guān)柜后柜內(nèi)上部的一支母線隔離套管與母線排連接的等電位線斷裂，套管內(nèi)壁有嚴(yán)重放電燒傷痕跡，如圖8所示。

圖 8 開關(guān)柜放電情況

放電痕跡位于套管內(nèi)壁連接等電位線的螺栓處，該螺栓與母線排之間的距離小于1 cm，屬于裝備缺陷,另外兩相套管螺栓與母線排之間的距離均大于5 cm。

3.3 送電后復(fù)測(cè)情況

送電后，35 kV高壓室內(nèi)301-1開關(guān)柜異響消失，對(duì)小室開關(guān)柜進(jìn)行超聲波復(fù)測(cè)[9]，復(fù)測(cè)結(jié)果見表3。301-1開關(guān)柜后柜超聲波信號(hào)幅值從原來的最大值28 dB降為-1 dB，相鄰開關(guān)柜最大值-1 dB，綜合判斷301開關(guān)柜超聲波檢測(cè)正常。隨后進(jìn)行特高頻、暫態(tài)地電波檢測(cè)均未見異常。

表 3 送電后超聲波復(fù)測(cè)結(jié)果

4 效果評(píng)價(jià)

(1)本次對(duì)異響開關(guān)柜的帶電檢測(cè)診斷，采用超聲波法快速、準(zhǔn)確確定了異響原因及故障位置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期缺陷，避免重大事故發(fā)生。

(2)通過超聲波相位模式、連續(xù)模式、時(shí)域波形模式下的圖譜特征，有效判斷出放電類型及放電嚴(yán)重程度。

(3)結(jié)合超聲波測(cè)試數(shù)據(jù)，依據(jù)開關(guān)柜超聲波帶電檢測(cè)定值判據(jù)，科學(xué)、有效提出了檢修策略。

(4)通過超聲波幅值定位法，快速、準(zhǔn)確確定了放電位置，避免了盲目停電檢修，從而提高設(shè)備的檢修效率及質(zhì)量。

5 結(jié) 論

(1)超聲波檢測(cè)技術(shù)能夠在開關(guān)柜早期故障診斷中發(fā)揮重大作用，并有利于設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)與檢修工作的開展。

(2)超聲波檢測(cè)技術(shù)具有抗電氣干擾性強(qiáng)，檢測(cè)靈敏、方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，可逐漸推廣應(yīng)用在帶電檢測(cè)中。

(3)超聲波檢測(cè)技術(shù)與特高頻、暫態(tài)地電波等技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，能夠更好地發(fā)揮局部放電故障診斷作用。