特高頻定位技術在開關柜缺陷診斷中的應用分析

黃海波，雷紅才，胡永芳，毛柳明，段肖力

(1.國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007；2.國網湖南省電力公司，湖南長沙410007；3.國網湖南省電力公司岳陽供電分公司，湖南岳陽414000)

特高頻定位技術在開關柜缺陷診斷中的應用分析

黃海波1，雷紅才2，胡永芳3，毛柳明1，段肖力1

(1.國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007；2.國網湖南省電力公司，湖南長沙410007；3.國網湖南省電力公司岳陽供電分公司，湖南岳陽414000)

文章采用特高頻定位技術，及時發現了一起開關柜內電流互感器放電缺陷，準確的判斷了缺陷位置，為保證開關柜安全穩定運行提供了有力的保障。

開關柜；局部放電；特高頻帶電檢測；定位技術

10 kV，35 kV金屬封閉開關柜成套設備廣泛用于電力系統的各個變電站，是電力系統中極其重要的設備，它是電網與電力用戶聯系的樞紐，其可靠運行對供電可靠性和安全性具有舉足輕重的作用。開關柜設備在長期運行中必然存在著電、熱、化學及其他異常工況下形成的絕緣劣化，且開關柜內電氣設備在運行時，由于絕緣介質中氣泡或雜質的存在將導致局部場強增大，發生局部放電，如不及時處理將會嚴重影響系統穩定及運行人員安全〔1-2〕。

目前，常采用停電例行試驗來檢測設備的絕緣狀況，但由于預防性試驗周期的時間間隔較長，不能有效發現設備存在的潛伏性缺陷。開展開關柜帶電檢測，能夠在不停電的情況下及時發現設備絕緣缺陷，有效指導檢修人員進行檢修處理，對保證設備安全運行具有十分重要的意義。采用定位技術對開關柜內缺陷進行精準定位，指導檢修人員開展有目的的檢修，加快檢修速度，減輕檢修人員負擔，明顯縮短停電時間，大大的提高供電可靠性。

1 特高頻定位技術原理

特高頻定位技術的原理是采用時差法進行定位〔3〕。時差法基本原理是由局部放電源輻射的電磁波以一定的速度(光速)進行傳播，通過不同特高頻傳感器測量特高頻電磁波信號到達的時間差，從而計算出信號源的位置。特高頻時差定位法的優點是原理簡單、運用方便、定位較為準確，在無法檢測到超聲波(AE)或地電波(TEV)時，采用特高頻時差定位法能夠準確檢測缺陷的位置。

金屬封閉開關柜成套設備表面采用金屬封閉，特高頻信號一般只能通過柜門的縫隙或玻璃觀察窗向外傳播，因此在進行特高頻進行檢測及定位時可以將傳感器放置在柜門縫隙或觀察窗處，從而達到檢測的目的。

2 檢測應用實例分析

2.1 開關柜局放普測數據分析

在對某220 kV變電站10 kV開關柜進行帶電檢測暫態地電壓局部放電檢測時，測試數據見表1。

表1 某站10 kV開關柜帶電檢測普測數據

從表1中可知，暫態地電位TEV測試的相對值均小于20 dB，暫態地電壓數據表明該開關柜不存在局部放電現象。超聲傳感器也未發現有異常放電聲音，超聲檢測數據正常。使用特高頻傳感器對該開關室內開關柜進行檢測，發現1號主變10 kV進線柜有異常放電信號。該特高頻信號周期圖譜顯示該特高頻信號平均分布在正半周及負半周，信號有大有小，較為稀疏，初步判斷為絕緣類缺陷，特高頻檢測信號圖譜如1所示。

圖1 特高頻檢測PRPD/PRPS圖譜

2.2 開關柜局放數據診斷及定位分析

采用高速示波器記錄1號主變10 kV進線開關柜局部放電診斷時域圖譜如圖2所示，由圖2可知，特高頻信號每周期幾根，信號較為稀少，幅值有大有小，峰峰值約340 mV，判斷為類絕緣放電。

圖2 高速示波器記錄放電時域波形圖譜

文中采用特高頻時差法對該局放信號進行定位，定位傳感器布置示意圖如圖3所示。

圖3 定位傳感器布置示意圖

分別將傳感器放在開關柜左右進行定位，黃色傳感器置于開關柜左側，紅色傳感器置于右側，時域波形圖如圖4所示，時差約為0.5 ns，經計算放電信號位于2個傳感器中間偏右側7 cm處。

圖4 左右定位時域波形圖

分別將傳感器放在開關柜前后進行定位，紅色傳感器置于開關柜前面板，黃色傳感器置于后面板，時差如圖5所示，約2.4 ns，經計算放電信號位于2個傳感器中部偏前面板36 cm。

圖5 前后定位時域波形圖

分別將傳感器放在開關柜上下進行定位，紅色傳感器置于開關柜上部，黃色傳感器置于下部，時差約為0，如圖6所示，說明放電信號位于2個傳感器中間位置。

圖6 上下定位時域波形圖

綜合開關柜的三維定位，確定放電信號位于1號主變10 kV進線柜前面板中部，缺陷類型為絕緣型放電，放電點位于開關柜前面板中部縱深約0.4 m處。結合開關柜內部結構，判斷B相母排穿芯電流互感器位置存在局部放電現象。

2.3 解體驗證

解體后發現母排右側與電流互感器距離過近，造成該電流互感器內部等電位線連接處存在放電現象，該放電對電流互感器本體形成了一定的損壞。解體后圖片如圖7所示。

圖7 現場解體后

3 結論

1)采用帶電檢測技術能夠在不停電的情況下及時發現設備絕緣缺陷，有效地避免了開關柜事故的發生，保證了設備安全穩定運行；

2)特高頻定位技術準確判斷了1號主變開關柜內缺陷位置，經解體檢查缺陷點為電流互感器與母排右側距離過近，造成該電流互感器內部等電位線連接處存在放電現象，解體情況與缺陷判斷位置一致，有效指導檢修人員進行檢修處理。

〔1〕張雄清，劉黎，金海龍.35 kV開關柜局放檢測異常分析及處理〔J〕.電氣技術，2013(6):58-60.

〔2〕龐驍剛.開關柜局部放電原因分析與處理〔J〕.云南電力技術，2011，39(4):56-57.

〔3〕劉衛東，黃瑜瓏，王劍鋒，等.GIS局部放電特高頻在線檢測和定位〔J〕.高壓電器，1999(1):11-15.

Analysis of UHF location technology application in defect diagnosis of switchgear

HUANG Haibo1，LEI Hongcai2，HU Yongfang3，MAO Liuming1，DUAN Xiaoli1
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，Hunan，China；2.State Grid Hunan Electric Power Corporation，Changsha 410007，Hunan，China；3.State Grid Hunan Electric Power Corporation Yueyang Power Supply Company，Yueyang 414000，China)

A discharge defect in the current transformer of a switchgear was found and located accurately by using ultra high frequency(UHF)location technology.It provides a strong guarantee for safe and stable operation of switchgear.

switchgear；partial discharge；ultra high frequency；location technology

TM855.1

B

1008-0198(2016)02-0060-03

黃海波(1985)，男，碩士研究生，工程師，從事電網設備狀態檢修與變電專業技術管理工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.02.015

2015-12-29 改回日期:2016-02-24