變電站高壓開關柜絕緣性能檢測與故障診斷技術探究

馬柯明

摘 要：變電站開關柜絕緣性能會影響其功能的安全、可靠發(fā)揮，以往的絕緣測試需要很長時間，而且也難以找到真正的問題。對此有必要引入全新的絕緣性能檢測與故障診斷技術。本文分析了TEV技術在高壓開關柜絕緣性能測試中的應用。

關鍵詞：變電站；高壓開關柜；絕緣性能；檢測；故障診斷

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A

要想達到電氣設備故障檢測與診斷的安全、合理與高效，就要加強對其絕緣性能檢測，為設備創(chuàng)造一個安全合理的運行環(huán)境。眾多的工作經(jīng)驗表明，電力系統(tǒng)各項設備出現(xiàn)故障時，多源自絕緣故障，絕緣故障會引發(fā)電氣設備絕緣性能下降，從而出現(xiàn)多種故障問題。對此，需要掌握開關柜絕緣性能檢測與故障診斷技術，以此來提高故障檢測工作效率，帶來預期的檢測效果。

一、超聲波與TEV檢測技術

開關柜絕緣性能的變質(zhì)可能造成局部放電問題，逐漸的效應雷擊可能導致絕緣介電性能慢慢發(fā)生變質(zhì)、受損，甚至出現(xiàn)絕緣擊穿問題。

1.超聲波檢測技術。局部放電伴隨著一定量電荷的放出與轉(zhuǎn)移，一旦出現(xiàn)局部放電，其附近電場應力、機械應力以及粒子等都將走向非平衡，從而出現(xiàn)震蕩，動態(tài)變化等問題，也能引發(fā)附近介質(zhì)的擾動現(xiàn)象。局部放電的初始現(xiàn)象為：出現(xiàn)較弱的火光，此時所釋放能量較小，隨之將出現(xiàn)相對激烈的電弧放電。經(jīng)科學研究證實忽略空氣密度以及聲速情況下，聲壓的平方同聲能量間呈正相關，對此可以通過超聲波信號的聲壓變化代表局部放電釋放能量的變化，對應能夠測得放電高低。

2. TEV檢測技術。局部放電所帶來的電磁波，將途徑金屬箱體接縫位置逐漸向外傳輸，對應會出現(xiàn)一個暫態(tài)電壓。TEV檢測原理為：當高壓開關柜對地絕緣處出現(xiàn)局部放電，導電系統(tǒng)和接地金屬中間則將出現(xiàn)一些電容放電量，但是較小，放電持續(xù)較短，對應的放電量通常達到1000pC，而且一般要達到10ns，對應出現(xiàn)100mA電流。電氣特點一般受分布電容等影響。對此，應該將其視作金屬板，縫隙和地面中間的距離就是傳輸線。具體如圖1所示。局放時，電磁波自放電點朝著外部傳輸，此時放電電流值和電磁波電壓之間有密切關系，在忽略損耗情況下，阻抗需要按照下面公式計算：Z0=

Z0——阻抗，L——傳輸線自感，C——傳輸線電容。

經(jīng)實驗得出，局放所出現(xiàn)的TEV信號，和局放激烈度和放電點的距離等存在密切關聯(lián)，這樣就能夠借助特定的探測設備來加以探測，憑借對局放TEV信號的檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)開關柜中設備局放的測試，也能對應鎖定局放位置。

二、開關柜絕緣性能檢測與故障診斷系統(tǒng)的應用

高壓開關柜絕緣度下降的成因來自于多方面，例如：絕緣體質(zhì)量不達標、空氣間隙不達標，外界環(huán)境的不良干擾等，同時，由于遭受雷擊過電壓的不良影響等，都可能影響開關柜絕緣性能。開關柜安裝在配網(wǎng)系統(tǒng)，要承受多方電壓，可能面臨多重威脅，對此，有必要創(chuàng)建一個絕緣性能檢測與診斷系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要應用對比性檢測技術，也就是通過對比單個開關柜和之前已經(jīng)得出的檢測數(shù)據(jù)、以及同類開關柜的檢測數(shù)據(jù)，當發(fā)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)較大超出合理范圍，意味著其出現(xiàn)了放電現(xiàn)象，從而預測出故障問題。檢測過程中必須認真記下設備故障的具體信息，從而為放電的研判提供依據(jù)。診斷系統(tǒng)的構(gòu)造圖如圖2所示。

故障診斷系統(tǒng)大體包括三大子系統(tǒng)，具體是指：被測設備、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通常位于主機部分，故障處理與診斷系統(tǒng)主要依靠PC軟件，通常位于主控室。

實踐應用：某220kV變電站，經(jīng)檢測得出開關柜后方局部放電檢測值超出常規(guī)數(shù)值，達到31dB，放電處于開關柜后方左下部。將設備斷開電力電源供應，對應核對開關柜，分析其局放現(xiàn)象，經(jīng)檢查得出開關柜面板左下方出現(xiàn)問題，具體問題為：C相電纜頭處的螺絲出現(xiàn)變松現(xiàn)象，從而出現(xiàn)了局部放電現(xiàn)象，通過擰緊螺栓，以此為基礎進行測試，幅值則有所下降，回歸到了正常數(shù)值。圖3為螺栓松動圖示。

三、分析檢測數(shù)據(jù)和趨勢

1.統(tǒng)計分析。所謂的統(tǒng)計分析法，就是相同開關室中開關柜局放檢測，對所得的TEV數(shù)據(jù)加以歸類、統(tǒng)計，再對應判斷檢測結(jié)果。實際的局放檢測影響因素包括：工作電壓、絕緣物、環(huán)境條件等的影響，一切影響性因素都容易導致錯誤的檢測結(jié)果。

2.動態(tài)判據(jù)。根據(jù)統(tǒng)計分析以及趨勢的預測等，可以按照以下程序來判斷開關柜局放：第一，初始判據(jù)。綜合統(tǒng)計各個N面開關柜的狀態(tài)，故障類別，根據(jù)統(tǒng)計得出的數(shù)據(jù)等來對應核算出故障率。第二，統(tǒng)計分析。測試一切N面開關柜局部放電狀態(tài)，正確選擇開關柜，Nxa%面為首選，同時，取其中數(shù)值最小的作為對比值A。第三，趨勢分析。相隔一段時間后，要第二次測試各個N面開關柜，取檢測數(shù)值最大的Nxa%面開關柜，同時，同樣取數(shù)值最小的充當比較值B，對比B和A.此時可以進行下面的對比分析：BA，則要重點考慮下方因素：開關柜負荷略微上升，背景干擾有所加強，溫濕度超標，開關柜受到了深入污染。B=A，開關柜負荷，溫濕度狀況以及開關柜污染度等大致相當。意味著開關柜相對穩(wěn)定、健康。第四，明確判據(jù)數(shù)值。參照開關柜通常運轉(zhuǎn)概況來明確A值或B值是判斷依據(jù)，因為開關柜附近環(huán)境可能對局放帶來一定的干擾。所以，實際的判斷值應該將-2dB與+2dB納入考慮范圍，在根據(jù)以上流程來明確研判數(shù)據(jù)數(shù)值。反復的對比分析后，創(chuàng)建其一個地區(qū)開關柜檢測的數(shù)據(jù)信息，最后形成科學合理的數(shù)據(jù)。

實踐運用：某開關柜正常U型巡查過程中查出主變開關柜處出現(xiàn)明顯震動，卻無法精準地進行定位，通過局放檢測最終發(fā)現(xiàn)開關柜局放擴大到56dB，最終查明放電點處于開關柜上端排線透墻的位置，利用故障檢測系統(tǒng)進行測試，最終查明母排固定螺栓頂在導電觸頭處，從而使得接觸面達不到預期標準，引發(fā)局部放電現(xiàn)象。

結(jié)語

變電站高壓開關柜絕緣性能檢測與故障診斷需要先進的故障定位技術的支持，其中TEV技術為科學的技術，其應用能夠有效調(diào)整電氣設備以往的局部放電檢測模式，從而為電力設備狀態(tài)檢測供應了具體的數(shù)據(jù)。這一故障檢測模式有下面的優(yōu)勢：裝置的投切運行能夠維持電氣設備的安全運轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)持續(xù)的自動化監(jiān)測，檢測能夠有效抵御干擾。

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