開關柜內電纜絕緣表面沿面局部放電帶電檢測

侯 瑞，楊學寶，趙建利

（1.內蒙古電力集團綜合能源有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010020；2.內蒙古京能雙欣發電有限公司，內蒙古 烏海 016062；3.內蒙古電力科學研究院，內蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

電力設備局部放電不僅可以產生高頻電信號，而且還會產生振動頻率大于20 kHz的聲信號，聲信號以機械振動波形式在介質中傳播。超聲波、特高頻局部放電帶電檢測，就是利用傳感器對設備局放產生的振動聲信號和高頻電信號進行檢測，并對所檢測到的信號進行綜合分析，以判斷設備局部放電異常缺陷的類型和嚴重程度。

隨著帶電檢測技術發展和電力設備檢修周期的延長，電力設備局部放電帶電檢測作為保障電力設備安全穩定運行而長期開展的一項重要檢測工作，在實踐中得到了長足發展。開關柜作為一類重要的設備，是電網中不可或缺的組成部分之一，其運行穩定性是電網安全運行的重要保障。對于開關柜而言，如何提前發現設備缺陷并進行治理，將是保障其安全穩定運行的重要手段。眾所周知，在開關柜絕緣系統中時常存在著局部放電。雖然局部放電暫時不會對設備安全性造成影響，但是從長遠來看局部放電屬于電氣設備中的隱患，其破壞過程體現出患慢性和長期性，最終會造成設備損壞。因此，開展開關柜局部放電帶電檢測技術研究和現場實測必將具有重要的意義。

目前，國家電網、南方電網各省公司均開展了開關柜局部放電帶電檢測技術應用研究工作，并在現場測試過程中積累了豐富的實測經驗，為該項工作的全面推廣奠定了一定的基礎。開關柜局部放電帶電檢測技術是一種綜合測試技術，主要包括特高頻、TEV、超聲波局放測試技術，每種測試技術均具有一定的適用條件，現場測試的過程中需根據實際情況進行靈活運用和現場干擾排除。為了更好地利用上述檢測技術開展實測工作，張燦華、李海德等對不同檢測方法的聯合應用進行研究工作[1-3]；王流火、呂鴻等基于試驗和現場實測結果，總結分析了開關柜中典型局部放電圖譜[4]；馬躍虎、田祿等對一起GIS盆式絕緣子局部放電缺陷進行了局放源定位分析[5]；文獻[6]對開關柜中局部放電暫態地電壓產生過程進行了研究；陳敬德、李峰等對基于KNN和MSR的局部放電模式識別研究[7]；鄧敏對局部放電超聲波信號圖譜的表征進行了研究探索[8]；趙建利、侯宇嘉從現場檢測、局放圖譜定性分析以及局放源定位等多個方面，對一起由穿心CT等電位屏蔽懸浮放電引發的絕緣放電缺陷分析和處理[9]。

文中針對某220 kV變電站35 kV開關柜超聲波（AE）、特高頻（UHF）、暫態地電壓（AE）局部放電帶電測試結果，分析判斷該站35 kV 1號電容器341斷路器柜后下部A、B相電纜終端附近存在沿面放電現象。同時，通過超聲波法定位分析，最終判斷信號來自35 kV 1號電容器341斷路器柜后下部A、B相電纜交叉接觸位置。經停電檢查，發現電纜交叉接觸位置存在明顯放電痕跡，驗證了測試結論的準確性。

1 局部放電帶電檢測

1.1 超聲波檢測

使用超聲波檢測法對35 kV 1號電容器341開關柜縫隙進行超聲波局放檢測，發現后下部縫隙處超聲波檢測圖譜異常，檢測儀耳機中有強烈放電聲響，超聲波檢測數據如圖1所示。

圖1 341開關柜局放超聲帶電檢測數據

分析35 kV 1號電容器341開關柜縫隙處超聲波檢測數據，發現超聲波信號幅值20 dB，信號幅值穩定，頻率成分1、頻率成分2幅值穩定，相位圖譜顯示超聲波脈沖集中在90°和270°相角附近，信號波形穩定，一個工頻周期有兩組脈沖信號，初步判斷為沿面放電。

1.2 特高頻檢測

使用特高頻檢測法對35 kV 1號電容器341開關柜進行特高頻局放檢測，35 kV 1號電容器341開關柜特高頻檢測圖譜異常，特高頻測試數據如圖2所示。分析35 kV 1號電容器341開關柜特高頻檢測數據，發現局放特高頻檢測圖譜數據中局放信號幅值57 dB，脈沖幅值分布較分散，放電脈沖密度較高，脈沖相位分布較寬，一個工頻周期在正、負半周各出現一簇脈沖信號，兩簇脈沖不對稱，正半周脈沖信號具有懸浮放電特征，負半周脈具有絕緣放電特征，初步判斷柜內存在絕緣介質放電。

圖2 341開關柜局放特高頻帶電測試數據

2 異常局放信號超聲波精確定位診斷分析

使用局部放電檢測與定位系統對35 kV 1號電容器341開關柜及相鄰柜體檢測到的特高頻異常局放信號進行定性分析并追蹤信號的來源。

2.1 局放信號類型分析

35 kV 1號電容器341開關柜局放特高頻信號示波器顯示如圖3所示。由圖3所示結果可以看出，局放特高頻脈沖信號較穩定，每簇脈沖信號幅值大小不一，脈沖數較多，綜合判斷為絕緣放電。

2.2 局放信號橫向定位分析

在35 kV 1號電容器341開關柜前下部縫隙處橫向放置黃色、綠色特高頻傳感器進行局放信號橫向定位分析，局放信號橫向定位分析如圖4所示。其中，黃色、綠色特高頻信號上升沿重合，時差為0，放電源橫向位于黃色、綠色特高頻傳感器連線的中垂面上，如圖4中紅色直線所示的平面。

圖4 橫向定位傳感器布置圖

2.3 局放信號高度定位分析

在35 kV 1號電容器341開關柜前局放源橫向所在平面中豎直方向放置兩個特高頻傳感器，紅色傳感器放置在35 kV 1號電容器341開關柜前下部中間縫隙處，綠色傳感器放置在紅色正上方，局放信號高度定位分析如圖5所示。圖5中，紅色特高頻信號上升沿超前綠色波形上升沿3.7 ns。根據時差及兩傳感器之間的距離計算，可知放電源位于開關柜底部靠近柜后位置。

基于上述局放定位數據分析，初步確定柜后特高頻信號幅值較大，局放放電源位于A、B相電纜交叉位置。

圖5 高度定位傳感器布置圖

3 局放異常開關柜停電檢查

對35 kV 1號電容器341斷路器柜進行停電檢查。檢查發現1號電容器341斷路器柜后下部A、B相電纜交叉接觸位置存在明顯放電痕跡，如圖6所示。

圖6 341斷路器A、B相電纜交叉位置放電痕跡

4 結語

1）經局部放電帶電檢測，有效地發現了35 kV 1號電容器341斷路器柜內A、B相電纜存在絕緣表明放電缺陷。

2）測試結果表明：利用局放巡檢儀，可方便、快速檢測出存在缺陷的設備；利用局放精確定位系統，可實現異常局放信號精確定位，精準查找放電源位置，為檢修提供可靠依據。