開關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)及發(fā)展前景探討

潘亞培 張發(fā)軍 陳起

河南森源電氣股份有限公司， 河南長(zhǎng)葛 ?461500

摘要：在長(zhǎng)期的運(yùn)行中，致使電氣設(shè)備絕緣劣化以及故障的原因主要有電、化學(xué)和熱等不正常狀態(tài)。及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)潛在的絕緣故障已成為電力行業(yè)迫切需要解決的問題。有效的局部放電檢測(cè)可以直接反映電氣設(shè)備內(nèi)部的絕緣狀態(tài)，有助于及時(shí)找到絕緣缺陷并進(jìn)行處理，減少不必要的設(shè)備由安全隱患的運(yùn)行引起的停電事故，從而提高供電的可靠性，具有重要的實(shí)踐價(jià)值和實(shí)踐意義。鑒于此，文章結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)開關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)及發(fā)展前景探討提出了一些建議，僅供參考。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜局部放電;檢測(cè)技術(shù);發(fā)展前景;分析

1、局部放電現(xiàn)象及其主要危害

1.1局部放電現(xiàn)象

一般局部放電現(xiàn)象主要是指在強(qiáng)度充足的電場(chǎng)作用下，電力設(shè)備絕緣介質(zhì)局部范圍內(nèi)發(fā)生的放電情況。結(jié)合現(xiàn)階段的研究結(jié)果來看，局部放電容易在固體絕緣空穴或者液體絕緣氣泡等邊緣位置出現(xiàn)，很多都主要集中在氣隙位置。

1.2 局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生的危害

第一，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備絕緣性減少、促進(jìn)老化;第二，導(dǎo)致不必要的電能被浪費(fèi)。因?yàn)殚_關(guān)有相當(dāng)高的電壓，有些介質(zhì)的擊穿場(chǎng)很強(qiáng)，這樣就容易對(duì)系統(tǒng)的不同類型的絕緣外皮產(chǎn)生不良影響，在這種高電壓下電流有很強(qiáng)的破壞力，而且在局部放電的作用下絕緣皮容易出現(xiàn)老化的情況，兩者呈正比關(guān)系。關(guān)于電能浪費(fèi)，多次的局部放電容易導(dǎo)致系統(tǒng)有更高的電能損耗，曾經(jīng)有研究人員調(diào)查某地10座大型商業(yè)建筑和民用建筑，最終的調(diào)查結(jié)果顯示如果局部放電非常嚴(yán)重，會(huì)容易造成電能損耗加大。

1.3常見開關(guān)故障

從現(xiàn)實(shí)條件來看，在長(zhǎng)時(shí)間使用以后，電氣絕緣裝置的強(qiáng)度將會(huì)越來越低，其結(jié)果就是開關(guān)柜有出現(xiàn)各種各樣的故障。比較常見的類型包括拒合、拒分、誤分。這些故障的具體現(xiàn)象有絕緣、熔焊、電阻增加、導(dǎo)線連接松動(dòng)等。這些問題對(duì)于開關(guān)柜造成了很大的負(fù)面影響，影響了開關(guān)柜穩(wěn)定性。

2、帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

2.1超聲波局部放電

在絕緣系統(tǒng)故障的時(shí)候，設(shè)備絕緣部位會(huì)受損，出現(xiàn)放電現(xiàn)象。即便這種現(xiàn)象只是簡(jiǎn)單的局部放電，不過局部放電也會(huì)對(duì)設(shè)備造成非常明顯的影響。此時(shí)設(shè)備的絕緣介質(zhì)將不再具備之前的電氣強(qiáng)度，隨后放電周圍急速膨脹，出現(xiàn)明顯的氣體變化。對(duì)此就需要用到超聲波信號(hào)技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。用局部放電超聲波信號(hào)進(jìn)行判斷。實(shí)踐中要搭配探測(cè)儀、記錄儀設(shè)備檢測(cè)。通常情況下，開關(guān)柜的外殼都有安裝超聲波傳感器。轉(zhuǎn)換聲電的元件為壓電晶體。如果有局部放電情況出現(xiàn)，那么柜體的表面就會(huì)出現(xiàn)聲波信號(hào)。此時(shí)使用傳感器對(duì)其轉(zhuǎn)換，就能夠讓工作人員及時(shí)管理。該技術(shù)抗干擾效果很好。在局部放電現(xiàn)象出現(xiàn)以后，能夠精準(zhǔn)判斷與了解開關(guān)狀態(tài)與情況。

2.2脈沖電流法

脈沖電流法是由英國電氣協(xié)會(huì)提出的，為了避免無線電的干擾，其采集的是局部放電頻譜中的數(shù)kHz到數(shù)百kHz的低頻率波段的部分。在應(yīng)用脈沖電流法進(jìn)行局部放電檢測(cè)時(shí)，默認(rèn)將絕緣材料等效成一個(gè)集總參數(shù)結(jié)構(gòu)的對(duì)地電容，而在局部放電時(shí)會(huì)在這個(gè)等效電容上出現(xiàn)一個(gè)瞬的脈沖電流，在其兩端也會(huì)產(chǎn)生電壓變化，利用電容的耦合作用在檢測(cè)阻抗中會(huì)同樣產(chǎn)生脈沖電壓，分析該電壓即可獲得放電相位、放電量等一系列局部放電相關(guān)的信息。這種測(cè)試方法對(duì)電流的反應(yīng)極其敏感，且可以通過給定的電荷量脈沖注入校正定量來計(jì)算出放電量。脈沖電流法的不足處是由于現(xiàn)場(chǎng)干擾較大，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差比較厲害，所以對(duì)脈沖電流法的檢測(cè)區(qū)域有較大限制。同時(shí)電流法測(cè)量間隔時(shí)間長(zhǎng)，頻率帶寬窄，能夠容納的數(shù)據(jù)較少。

3、停電檢查數(shù)據(jù)分析

3.1停運(yùn)后帶電檢測(cè)分析

對(duì)F21柜電纜室進(jìn)行了停電操作，在母線帶電的情況下，對(duì)F21柜進(jìn)行了TEV檢測(cè)及超聲檢測(cè)。室金屬背景值為3dB，F(xiàn)21柜電纜室為1dB;無明顯超聲波信號(hào)。其次，對(duì)F21柜開關(guān)室及鄰近開關(guān)柜進(jìn)行了UHF帶電測(cè)試，未見明顯信號(hào)。對(duì)柜內(nèi)部件進(jìn)行外觀檢查未發(fā)現(xiàn)明顯表明污穢、元件殘舊破損等缺陷。測(cè)試表明：F21柜電纜室在停電后，異常局部放電信號(hào)消失，說明了局部放電信號(hào)來源于F21柜電纜室內(nèi)。

3.2加壓檢查試驗(yàn)

對(duì)F21柜采取分段三相同時(shí)加運(yùn)行相電壓6kV來排查局放源。F21饋線的電氣連接線見圖1。其中，①為F21饋線開關(guān)與電流互感器連接位置;②為電流互感器與線路側(cè)隔離開關(guān)連接位置;③線路側(cè)隔離開關(guān)靜觸頭;④為電纜出線端。①—②間的絕緣件有電流互感器（柜前）及線路側(cè)隔離開關(guān)（電纜室）;③—④間的絕緣件為線路側(cè)接地開關(guān)靜觸頭支撐絕緣子、接地開關(guān)。分別對(duì)①—②間及③—④間施加電壓的同時(shí)進(jìn)行UHF測(cè)試。檢測(cè)結(jié)果顯示當(dāng)在③—④間施加電壓時(shí)異常信號(hào)出現(xiàn)。說明故障源在③—④間，即為線路側(cè)接地開關(guān)靜觸頭支撐絕緣子或接地開關(guān)。在確定位置后，進(jìn)一步排查故障相別。分相對(duì)③—④段進(jìn)行了加壓局放試驗(yàn)。結(jié)果顯示僅A相存在局放信號(hào)，可以確定放電源來自A相線路側(cè)接地開關(guān)靜觸頭支撐絕緣子或接地開關(guān)。

3.3更換后復(fù)電檢查

對(duì)F21柜A相線路側(cè)接地開關(guān)靜觸頭支撐絕緣子更換投運(yùn)后開展了局放測(cè)試，測(cè)試發(fā)現(xiàn)F21柜的TEV數(shù)值為3dB，其中室金屬背景值為3dB，說明缺陷已排除。將缺陷絕緣子進(jìn)行了加壓局放試驗(yàn)，局放信號(hào)穩(wěn)定，特征明顯。

結(jié)束語

綜上所述，需要融合各種局部放電檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)，開發(fā)基于多種局部放電檢測(cè)手段的綜合檢測(cè)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)的更準(zhǔn)確的評(píng)估。在此基礎(chǔ)上，才能揚(yáng)長(zhǎng)避短，更有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜的絕緣缺陷，防患于未然，確保電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]錢鈺鈺.開關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].清洗世界，2019，35（07）：67-68.