TEV與UHF技術在開關柜局部放電檢測中的應用

岳彩鵬，侯憲法，董　亞（國網山東省電力公司聊城供電公司，山東　聊城　252000）

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TEV與UHF技術在開關柜局部放電檢測中的應用

岳彩鵬，侯憲法，董亞
（國網山東省電力公司聊城供電公司，山東聊城252000）

摘要：10 kV、35 kV金屬封閉式開關柜在變電站廣泛使用，其運行安全直接影響整個變電站的供電可靠性。開關柜內的絕緣缺陷或劣化、接觸不良等都會成為威脅其安全穩定運行的隱患，而通常這些隱患在設備運行、例行試驗條件下不容易被發現。介紹暫態對地電壓與特高頻技術，通過同時運用兩種技術，成功檢測出一起35 kV開關柜缺陷案例。

關鍵詞：開關柜；局部放電；暫態對地電壓；特高頻

0　引言

10 kV、35 kV金屬封閉式開關柜在變電站廣泛使用，其運行安全直接影響整個變電站的供電可靠性。因此對開關柜運行狀態的監測及對故障的預判和合理檢修是保證開關柜設備安全可靠運行的關鍵［1］。

開關柜封閉的金屬箱體上有接縫和小的玻璃窗，局部放電時所產生各種電磁波信號可以由此泄漏出來，從而可在箱體外空間或箱殼表面進行局部放電的檢測［2］。目前，對開關柜設備局部放電的檢測方法主要有脈沖電流法、暫態對地電壓（TEV）法、超聲法、特高頻（UHF）法等。無論哪種檢測方法均有一定的局限性，針對這種情況，可采用多種測試方法聯合檢測，取長補短，往往能達到事半功倍的效果。介紹一起案例，通過同時應用TEV與UHF兩種方法，成功檢測出開關柜內均壓彈簧與母線套管內壁導電層未可靠接觸的缺陷。

1　TEV法、UHF法檢測原理

1.1TEV檢測技術

當開關設備發生局部放電現象時，帶電粒子會快速地由帶電體向接地的非帶電體快速遷移，如設備的柜體，并在非帶電體上產生高頻電流行波（3～100 MHz），且以光速向各個方向快速傳播。受集膚效應的影響，電流行波往往僅集中在金屬柜體的內表面，而不會直接穿透金屬柜體。但是，當電流行波遇到不連續的金屬斷開或絕緣連接處時［3］，電流行波會由金屬柜體的內表面轉移到外表面，并以電磁波形式向自由空間傳播，且在金屬柜體外表面產生暫態地電壓。

1.2UHF檢測技術

局部放電檢測UHF法基本原理是通過UHF傳感器對電力設備中局部放電時產生的特高頻電磁波（300 MHz≤f≤3 GHz）信號進行檢測，從而判斷設備局部放電狀況，實現絕緣狀態的判斷。由于現場的電暈干擾頻率主要集中在300 MHz以下，UHF法能有效地避開電暈干擾，具有較高的靈敏度和抗干擾能力［4］。

2　應用實例

2.1TEV測試情況

2015-04-28，在對開關柜進行局部放電專項測試時，發現某220 kV變電站35 kV開關室開關柜局部放電異常。該35 kV開關柜為廈門ABB開關有限公司產品，2009年投運。試驗人員首先采用UltraTEV Plus+測試儀，利用暫態地電壓（TEV）法進行普測，測試數據如表1所示。

表1　 35 kV部分間隔開關柜TEV測量結果　dB

TEV測試，信號幅值最大在300與300-1間隔后面的下部，因此懷疑在300間隔與300-1間隔開關柜后面下部存在異常。至于放電源的確切位置，TEV測試法無法判斷。

2.2UHF測試情況

隨后采用JD-S100變電站局放帶電檢測系統進行特高頻法測試，在300-1隔離開關間隔柜與300間隔柜附近存在明顯異常的放電信號，如圖1所示。

圖1　 300-1隔離開關間隔柜與300間隔柜特高頻信號

為了確定異常信號的來源，采用特高頻時間差法對信號源進行定位分析，將標識為紫色的特高頻傳感器安放在300-1隔離開關間隔柜上端，標識為綠色的特高頻傳感器安放在300間隔柜上端，現場結果如圖2所示。

圖2　 300-1隔離開關間隔柜與300間隔柜同步測試結果

由圖2可以看到，紫色標識的特高頻信號在時間上超前于綠色標識的特高頻信號，因而，特高頻信號應源自300-1隔離開關間隔柜。

為了確定信號源在300-1隔離開關間隔柜中的位置，將標識為紫色和綠色的特高頻傳感器分別安放在300-1隔離開關間隔柜的上端和下端，現場測試結果如圖3所示。

圖3　 300-1隔離開關間隔柜特高頻時間差定位測試結果

由圖3可以看到，綠色標識的特高頻信號在時間上超前于紫色標識的特高頻信號，因而，特高頻信號源應該位于300-1隔離開關間隔柜的下端。

為了進一步確定放電源所處的位置，采用高頻法進行輔助定相測試，將3個高頻電流傳感器（分別標識為黃色、紫色和綠色）依次套接在35 kV II組電容器相連的A、B、C三相電纜上，測試結果如圖4所示。

圖4　放電源定相測試

由圖4可以看到，B相（紫色標識）信號在極性上與A（黃色標識）、C（綠色標識）兩相的相反，且前者幅值明顯大于后者，因而，放電信號源自B相。

綜合上面的測試結果，結合300-1隔離開關間隔柜的內部結構，可以初步判斷放電源應該位于該開關柜下端的B相套管。

3　停電檢查情況

2015-06-19，對該站35 kV開關室300間隔與300-1間隔進行停電檢查處理，發現300-1隔離開關間隔柜與300間隔B相穿柜套管均壓彈簧及穿柜套管內壁均存在明顯黑色放電痕跡，母線均壓彈簧因放電已出現明顯豁口，套管內表面受燒損并形成面積約6 cm2，最深達2 cm的凹坑，與帶電測試結論一致。判斷為穿柜套管內均壓彈簧與套管內壁接觸不良形成懸浮電位造成放電，長期累積導致缺陷的形成。缺陷照片如圖5、圖6所示。

圖6　均壓彈簧燒毀情況

圖5　穿柜套管燒毀情況

4　結語

采用TEV與UHF兩種測試方法聯合檢測，對開關柜設備缺陷的檢測與定位是非常有效的，同時結合高頻電流傳感器還能對缺陷進行定相。

目前已發現多起類似的缺陷，可以看出ABB公司這種穿柜套管內均壓彈簧的固定方式不是很合理，隨著開關柜運行時間的積累，勢必會造成均壓彈簧固定松懈，導致均壓彈簧與穿柜套管內壁接觸不良，形成懸浮電位。因此對存在這種穿柜套管結構的開關柜應加強關注，發現有異常放電信號時，縮短測試周期進行跟蹤測試，必要時進行停電更換。

對電氣設備的安裝質量驗收應進行嚴格把關，特別是重點檢查母線套管均壓彈簧與套管內壁導電層的固定情況，堅決杜絕設備“帶病”投入運行。

針對現場的具體情況，綜合運用多種局部放電檢測手段，取長補短，可提高測試的準確性與可靠性。

參考文獻

［1］章濤，王俊波，李國偉．10 kV開關柜局部放電檢測技術研究與運用［J］．高壓電器，2012，48（10）：100-104．

［2］任明，彭華東，陳曉清，等．采用暫態對地電壓法綜合檢測開關柜局部放電［J］．高電壓技術，2010，36（10）：2 460-2 466．

［3］王勇，王勁，黃炎光．開關柜帶電局放檢測技術在廣州電網的應用［J］．高電壓技術，2009，35（12）：122-125．

［4］陸忠，朱衛東，陳桂文，等．多種局部放電檢測手段診斷開關柜放電缺陷［J］．高壓電器，2012，48（6）：94-98．

App lication of TEV and UHF in Sw itchgear Partial Discharge Tests

YUE Caipeng，HOU Xianfa，DONG Ya
（State Grid Liaocheng Power Supply Company，Liaocheng 252000，China）

Abstract:Metal-enclosed 10 kV and 35 kV switchgears are widely used，the operating security of which directly affects reliability of substations．Defects such as insulation degradation and poor contact are difficult to be detected under the normal operating and routine tests．Test technologies of transient earth voltage（TEV）and ultra-high frequency（UHF）are introduced．In a case of 35 kV switchgear，two technologies are applied，and the defect is discovered successfully．

Key words:switchgear；partial discharge；transient earth voltage；ultra-high frequency

中圖分類號：TM591

文獻標志碼：B

文章編號：1007-9904（2016）02-0078-03

收稿日期：2015-09-15

作者簡介：

岳彩鵬（1984），男，工程師，從事高壓試驗檢修工作；

侯憲法（1974），男，工程師、技師，從事高壓試驗檢修工作；董亞（1977），女，技師，從事高壓試驗檢修工作。