開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)在溫州電網(wǎng)的應(yīng)用

楊紅軍，趙深，林群，王化，吳旭光

（溫州電力局，浙江溫州325000）

開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)在溫州電網(wǎng)的應(yīng)用

楊紅軍，趙深，林群，王化，吳旭光

（溫州電力局，浙江溫州325000）

對開關(guān)柜局部放電帶電檢測中應(yīng)用較廣泛的暫態(tài)地電壓和超聲波檢測方法的原理進行介紹，結(jié)合這兩種方法在溫州配電網(wǎng)狀態(tài)檢修中的應(yīng)用實例，提出了實際檢測過程中的注意事項。

開關(guān)柜；局部放電；帶電檢測；經(jīng)驗介紹

高壓電氣設(shè)備安全是電力系統(tǒng)最為關(guān)注的問題，而局部放電程度則是衡量高壓電氣設(shè)備絕緣老化的重要指標之一。以往都在停電時進行局部放電測量，這種測量方式的優(yōu)點是能夠準確獲得局部放電量，并能夠在發(fā)現(xiàn)異常后及時處理，但缺點是無法發(fā)現(xiàn)2次檢測之間的異常情況。一般采用的方式是由巡視人員通過傾聽、目視觀察等方式對運行設(shè)備進行檢查，當發(fā)現(xiàn)異常時，局部放電現(xiàn)象可能已經(jīng)很嚴重了。還有些高壓設(shè)備的局部電放情況是無法通過傾聽或目視發(fā)現(xiàn)的。

目前，我國已經(jīng)開始大力推行狀態(tài)檢修模式，而狀態(tài)檢修的前提是提前掌握設(shè)備狀態(tài)，并根據(jù)設(shè)備狀態(tài)做出檢修決策和計劃。因此，如何在設(shè)備運行時獲得其狀態(tài)信息是首先要解決的問題，目前常用的方法就是在線監(jiān)測和帶電檢測。

1 開關(guān)柜局部放電帶電檢測方法

當高壓電氣設(shè)備產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象時，會產(chǎn)生電磁波、超聲波、光、熱、臭氧等物理現(xiàn)象，對開關(guān)柜進行帶電非介入式的局部放電檢測主要是通過測量上述物理信號，來對局部放電信號進行識別和衡量。目前主流的檢測方法是電測量法（暫態(tài)地電壓、超高頻、高頻電流測量法）、超聲波測量法。由于引起發(fā)熱的因素很多，因此熱測量法也可作為局部放電檢測的輔助手段。由于上述檢測方法均是根據(jù)局部放電發(fā)生時所展現(xiàn)的物理現(xiàn)象來進行檢測的，都屬于非介入式，大多是在高壓設(shè)備的外部通過相應(yīng)的傳感器進行測量，檢測點與局部放電發(fā)生位置往往有一定距離，因此所獲得的檢測數(shù)據(jù)與局部放電點的實際值有一定差異，僅能反映是否存在局部放電、放電的類型和放電的頻度等信息，屬于定性的方法。開關(guān)柜局部放電帶電檢測工作中主要采用暫態(tài)地電壓及超聲波檢測這2種方法。

1.1 暫態(tài)地電壓檢測法

存在局部放電時，設(shè)備內(nèi)部會產(chǎn)生電磁波信號，這些信號大部分被金屬外殼屏蔽，只有小部分通過接合處或縫隙傳播出去，并在設(shè)備的金屬外殼上感應(yīng)出持續(xù)納秒級的電壓，稱為TEV（暫態(tài)對地電壓）[1-2]，可使用專用傳感器來捕捉這個TEV信號，從而檢測局部放電活動。

1．2 超聲波檢測法[3-4]

超聲波檢測法在局部放電檢測中得到廣泛應(yīng)用，利用不同的帶寬選擇，可以應(yīng)用于變壓器、GIS、開關(guān)柜及電纜等大部分高壓電氣設(shè)備的局部放電帶電檢測。超聲波檢測的傳感器有聲壓式和壓電式2種，其中聲壓式傳感器適用于較危險、不能碰觸的部位，而壓電式傳感器則是通過局部放電時產(chǎn)生的應(yīng)力波所形成的振動來進行檢測，可以檢測到設(shè)備內(nèi)部的局部放電信號。

2 兩種方法的實際應(yīng)用情況

由于上述2種檢測方法均是通過測量局部放電發(fā)生時的某種物理現(xiàn)象來進行測量的，而不同類型的放電現(xiàn)象所呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象強弱也有所差異，往往用一種檢測方法時數(shù)據(jù)正常，而用另一種檢測方法時數(shù)據(jù)會超標。2012年的上半年，對溫州地區(qū)10 kV開關(guān)柜進行局部放電普查，共檢測351處開閉所，計1418面開關(guān)柜，其中TEV超標的有5面、超聲波超標的有6面，TEV、超聲波均超標的有5面。

檢測后發(fā)現(xiàn)26處開閉所中部分開關(guān)柜超聲波檢測數(shù)值超標，3處開閉所中部分開關(guān)柜TEV檢測數(shù)值超標，3處開閉所中2種檢測方法所測數(shù)值均超標，共有61面開關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象，占檢測總數(shù)的4%左右。多數(shù)開閉所中TEV或超聲波檢測數(shù)值異常的開關(guān)柜，通過觀察孔可發(fā)現(xiàn)有明顯異常。

由于10 kV開關(guān)柜所處環(huán)境比較惡劣,容易受到濕度、灰塵等影響，局部放電多呈現(xiàn)為表面放電現(xiàn)象，而溫州地區(qū)總體濕度較大，檢測數(shù)據(jù)中超聲波檢測值超標的情況占較大比例。根據(jù)實測經(jīng)驗，超聲波數(shù)據(jù)超標嚴重且TEV也嚴重超標時，一般都可以查看到清晰的放電現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)場檢測情況，發(fā)現(xiàn)局部放電問題主要集中于電纜頭、電纜故障指示器、母線穿墻套管、母排等處，因此需要對這些部位多加關(guān)注。

存在局部放電現(xiàn)象的開關(guān)柜所體現(xiàn)的共同特征是運行中能聽到不同程度的放電異響，有些現(xiàn)場能夠聞到臭氧的味道，有些現(xiàn)場設(shè)備處于潮濕環(huán)境或者污穢嚴重。

檢測數(shù)據(jù)的共同特征為：對表面放電現(xiàn)象，超聲波檢測數(shù)據(jù)基本能夠有效反映；對嚴重的表面放電情況，暫態(tài)地電壓檢測數(shù)據(jù)也會超標。

從異常開關(guān)柜解體處理情況看，主要的故障特征為：放電類型以表面電暈或爬電為主；大部分放電處電腐蝕痕跡明顯。所有放電位置均為空氣絕緣方式。

檢測表面放電最有效的方法是超聲波，因為表面放電發(fā)出的TEV信號比內(nèi)部放電時所檢測的數(shù)據(jù)要小很多。此外，表面放電所產(chǎn)生的電磁波信號的頻率也比TEV傳感器的檢測頻率低，很多情況下，表面放電不會被TEV傳感器檢測到，但能夠被超聲波傳感器檢測到。但是，不能簡單地認為暫態(tài)地電壓檢測沒有必要，實際上開關(guān)柜暫態(tài)地電壓信號超標所帶來的危害往往是具有破壞性的，一旦發(fā)生故障，造成的經(jīng)濟損失會很大。因此，在進行局部放電測量時，不能只使用單一檢測方法，而應(yīng)該采用多種方法進行綜合判斷，以便準確地識別和測量局部放電信號，若只使用其中一種檢測方法，有可能會嚴重影響現(xiàn)場檢測的質(zhì)量，給設(shè)備安全埋下隱患。

3 10kV開關(guān)柜局部放電檢測案例

3.1 現(xiàn)場檢測案例1

2012年3月6日，對某開閉所的開關(guān)柜分別用超聲波和TEV方式進行檢測，發(fā)現(xiàn)1號柜超聲波檢測超標，TEV檢測數(shù)據(jù)正常，表1為該開關(guān)柜的檢測結(jié)果。

表1 1號柜檢測數(shù)據(jù)

通過測試儀器外接耳機能聽到明顯放電聲，采用壓電式探頭對放電部位進行定位后，查看到該柜C相套管處有明顯的燒蝕痕跡，說明局部放電已經(jīng)存在較長時間。

3.2 現(xiàn)場檢測案例2

2012年3月6日，對某開閉所開關(guān)柜用超聲波和TEV 2種方式進行檢測。檢測后發(fā)現(xiàn)K1，K10柜的TEV和超聲波檢測數(shù)據(jù)均超標，見表2。

打開柜內(nèi)照明燈，通過觀察窗發(fā)現(xiàn)K1柜B相套管處有明顯的燒蝕痕跡，K10開關(guān)柜B相和C相套管處也有明顯的燒蝕痕跡，A，B，C電纜接頭上有明顯銅綠。

表2 K1和K10柜檢測數(shù)據(jù)

表3 G1開關(guān)柜檢測數(shù)據(jù)

3.3 現(xiàn)場檢測案例3

2012年3月7日，對某開閉所開關(guān)柜用超聲波和TEV方式進行檢測，發(fā)現(xiàn)G1開關(guān)柜超聲波檢測數(shù)據(jù)超標，TEV檢測數(shù)據(jù)正常，見表3。定位后，發(fā)現(xiàn)B相套管處有明顯的燒蝕痕跡。

4 開關(guān)柜局部放電現(xiàn)場檢測經(jīng)驗

4.1 多種儀器配合

在現(xiàn)場巡檢時，若發(fā)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)超標，應(yīng)及時進行局部放電源的定位，有助于更準確地對檢測數(shù)據(jù)做出判斷，尤其在對TEV信號進行檢測時，該信號在高壓設(shè)備室內(nèi)的情況通常較復(fù)雜，僅僅根據(jù)巡檢數(shù)據(jù)難以確定柜內(nèi)是否存在局部放電以及局部放電位置。根據(jù)現(xiàn)場檢測經(jīng)驗，若使用定位儀對數(shù)據(jù)異常的開關(guān)柜進行初步定位，可對90%以上的開關(guān)室異常開關(guān)柜做出準確判斷，而且這種方法能夠避免多次往返，從而大大提高檢測效率。對于高壓室內(nèi)存在強電磁干擾的情況，可通過綜合監(jiān)測定位儀或多種類型診斷設(shè)備作進一步診斷，以便作出更準確的判斷，避免因誤判而引起無謂的檢修，造成停電和人工損失。

4.2 綜合排查

對現(xiàn)場電磁干擾比較嚴重的高壓室，尤其是TEV信號超過20 dB時，為了避免柜內(nèi)存在的局部放電信號被干擾所掩蓋，應(yīng)使用監(jiān)測定位儀進行綜合排查。對于TEV檢測數(shù)據(jù)超標的情況，由于外部或二次回路以及加熱器、捕鼠器、帶電顯示器、照明開關(guān)等器件均會產(chǎn)生干擾信號，最好的方法是使用多通道的監(jiān)測定位儀進行綜合排查，以便確定檢測到的異常數(shù)據(jù)是否由柜內(nèi)局部放電所引起。

5 結(jié)語

暫態(tài)地電壓及超聲波檢測法對開關(guān)柜局部放電檢測有很好的效果，在實際檢測過程中應(yīng)用2種方法配合使用，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況采用多種設(shè)備相互印證，可有效提高檢測的準確率。在配電網(wǎng)中，由于高壓設(shè)備室的運行環(huán)境比較惡劣，應(yīng)加強超聲波檢測及柜內(nèi)狀況的巡視工作，及時掌握設(shè)備運行狀態(tài)，為配電網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)檢修提供更充分的依據(jù)。

[1]HONG T，F(xiàn)ANG M T C，HILDER D.PD classification by a modular neural network based on task decomposition[J]. IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation，1996，3（2）∶207－212.

[2]王勇，王勁，黃炎光.開關(guān)柜帶電局放監(jiān)測技術(shù)在廣州電網(wǎng)的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2009，35（12）∶122－125.

[3]陳剛.聲電波監(jiān)測儀在10 kV開關(guān)柜局放檢測中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2010（7）∶67－68.

[4]黎大健，梁其重，步科偉，等.GIS中典型缺陷局放放電的超聲波監(jiān)測[J].高電壓電氣，2009，44（1）∶72－75.

（本文編輯：龔皓）

Application of Live Detection Technology for Partial Discharge of Switchgear Cabinet in Wenzhou Power Grid

YANG Hong-jun，ZHAO Shen，LIN Qun，WANG Hua，WU Xu-guang
（Wenzhou Electric Power Bureau，Wenzhou Zhejiang 325000，China）

This paper introduces principle of transient earth voltage method and ultrasonic detection method widely used in live detection on partial discharge of switchgear cabinet.By combining the application of the two methods in maintenance of Wenzhou distribution networks,the paper expounds precautions during the detection.

switchgear cabinet；partial discharge；live detection；experience introduction

TM855+.1

：B

：1007-1881（2013）08-0026-03

2013-01-28

楊紅軍（1982-），男，甘肅臨洮人，工程師，從事配電網(wǎng)管理工作。