張雄清 劉 黎 金海龍

（舟山電力局，浙江 舟山 316000）

10kV、35kV金屬封閉開關(guān)柜成套設(shè)備廣泛用于電力系統(tǒng)的各個(gè)變電站，其運(yùn)行安全直接影響整個(gè)變電站的供電可靠性。開關(guān)柜設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行中必然存在著電的、熱的、化學(xué)的及異常狀況下形成的絕緣劣化，且開關(guān)柜內(nèi)電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，由于絕緣介質(zhì)中氣泡或雜質(zhì)的存在將導(dǎo)致局部場(chǎng)強(qiáng)增大，發(fā)生局部放電。

目前，常采用停電例行試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)設(shè)備的絕緣狀況，但由于預(yù)防性試驗(yàn)周期的時(shí)間間隔較長(zhǎng)，不能有效發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的潛伏性缺陷。開關(guān)柜局部放電檢測(cè)在帶電情況下檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣缺陷，是保證設(shè)備安全運(yùn)行的有效方法。該方法在檢測(cè)時(shí)不用嵌入現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)柜內(nèi)部，就可直接檢測(cè)，檢測(cè)過程中不必提供高壓測(cè)試電源、不必停電，就可以了解開關(guān)柜在運(yùn)行情況下局部放電的情況，從而發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)潛在的故障點(diǎn)。對(duì)開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、故障的預(yù)判和合理檢修是保證開關(guān)柜設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

1 開關(guān)柜局部放電檢測(cè)原理

1.1 概述

局部放電是指絕緣結(jié)構(gòu)中由于電場(chǎng)分布不均勻、局部電場(chǎng)過高而導(dǎo)致的絕緣介質(zhì)中局部范圍內(nèi)的放電或擊穿。它可產(chǎn)生在固體絕緣孔隙、液體絕緣氣泡或不同介質(zhì)特性的絕緣層間。這種放電的程度通常很??；但是，它們會(huì)導(dǎo)致絕緣性能不斷下降，可能導(dǎo)致最終的故障。局部放電采用下列方式發(fā)射能量：第一種電磁能量包括無(wú)線電波、光和熱；第二種是聲能，包括聲音和超聲波；第三種是氣體，包括臭氧和氮氧化物。非侵入式檢測(cè)最實(shí)用的技術(shù)是基于電磁頻譜中的無(wú)線電頻率部分以及超聲波發(fā)射。

1.2 開關(guān)柜局放超聲波檢測(cè)原理

局部放電活動(dòng)中的聲波輻射出現(xiàn)在整個(gè)聲譜范圍中。聽聲音是可能的，但是要取決于各人的聽覺能力。使用儀器來(lái)檢測(cè)聲譜中的超聲波，這種做法具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。儀器比人耳更敏感，與操作員無(wú)關(guān)，且工作在聲頻以上的頻率，又具有更強(qiáng)的方向性。

其中最敏感的檢測(cè)方法是使用中心頻率為40kHz的超聲波麥克風(fēng)。如果在聲源和麥克風(fēng)之間存在空氣路徑，則該方法可以非常成功地檢測(cè)局部放電活動(dòng)。

1.3 開關(guān)柜局放暫態(tài)接地電壓檢測(cè)原理

當(dāng)局部放電活動(dòng)出現(xiàn)在高壓開關(guān)柜絕緣層中時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生無(wú)線電頻率范圍內(nèi)的電磁波，它只可以通過金屬外殼上的開孔，從開關(guān)柜內(nèi)泄漏到外表面。這些開孔可以是外殼或密封墊圈或其它絕緣部件周圍的間隙。當(dāng)電磁波傳播到開關(guān)柜外面時(shí)，它會(huì)在接地的金屬外殼上產(chǎn)生暫態(tài)電壓。暫態(tài)接地電壓（TEV）在幾個(gè)毫伏至幾伏的范圍內(nèi)，存在時(shí)間很短，具有幾個(gè)納秒的上升時(shí)間?？梢栽陂_關(guān)柜正在工作時(shí)將探頭放在開關(guān)柜的外面，采用這種非侵入方式來(lái)檢測(cè)局部放電。

2 檢測(cè)結(jié)果分析方法

檢測(cè)結(jié)果分析是開關(guān)柜局部放電檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)，分析結(jié)果直接關(guān)系到潛伏性故障能否及時(shí)消除，通常情況下我們采用以下三種分析方法：

第一種是縱向分析法：是對(duì)同一開關(guān)柜不同時(shí)間的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，從而比較分析得出設(shè)備的運(yùn)行狀況。開關(guān)柜局放檢測(cè)信號(hào)容易受周圍環(huán)境影響，因此縱向分析法只能作為一種參考，來(lái)判斷開關(guān)柜是否有內(nèi)部故障。

第二種是橫向分析法：是在一次檢測(cè)過程中，把同類開關(guān)柜測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，當(dāng)某個(gè)開關(guān)柜的測(cè)試結(jié)果比其它測(cè)試果及現(xiàn)場(chǎng)背景值均大時(shí)，該設(shè)備可能就存在缺陷。

第三種是儀器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析法：根據(jù)儀器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，分析開關(guān)柜內(nèi)是否存在缺陷。測(cè)試人員可以根據(jù)儀器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，判斷開關(guān)柜內(nèi)部是否存在故障，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

1）高背景讀數(shù)，即大于 20dB，高水平噪聲可能會(huì)遮蓋開關(guān)柜內(nèi)的放電，可能受到外界影響。如果可能，應(yīng)該消除外部干擾源再重新測(cè)試，或使用局部放電監(jiān)測(cè)儀以識(shí)別開關(guān)柜中的任何放電。

2）如果開關(guān)柜和背景參考的所有讀數(shù)都小于20dB，沒有重大放電。

3）對(duì)于開關(guān)柜讀數(shù)比背景水平高 10dB，且讀數(shù)大于20dB（絕對(duì)值，亦即不是比背景值高20dB），以及計(jì)數(shù)值高于50，開關(guān)裝置內(nèi)放電嚴(yán)重。

4）讀數(shù)的計(jì)數(shù)率大于 1000，在該區(qū)域中可能有背景電磁干擾。如果讀數(shù)大于20dB，則建議安裝一個(gè)局部放電監(jiān)測(cè)儀來(lái)識(shí)別外部電磁活動(dòng)。

在實(shí)際應(yīng)用中可以同時(shí)應(yīng)用三種分析法，由于沒有歷史數(shù)據(jù)，目前應(yīng)用較多的是橫向比較法和儀器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析法。當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)部可能發(fā)生局部放電時(shí)，可以通過開關(guān)柜局放超聲波檢測(cè)加以驗(yàn)證。

3 檢測(cè)實(shí)例

2012年9月13日，對(duì)220kV昌洲變35kV所有開關(guān)柜進(jìn)行局部放電檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)35kV糧油3201線測(cè)得的數(shù)據(jù)異常，35kV糧油3201線和周圍間隔的測(cè)量結(jié)果見表1。

表1 未處理前的數(shù)據(jù)

通過數(shù)據(jù)分析，我們可以發(fā)現(xiàn)糧油3201線暫態(tài)對(duì)地電壓最大，并且糧油3201線左右兩個(gè)間隔的數(shù)據(jù)也異常，超過儀器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但離糧油3201線越遠(yuǎn)，暫態(tài)對(duì)地電壓越低。因此我們認(rèn)為#1所用變和#1接地變測(cè)得的異常數(shù)據(jù)是由于糧油 3201線局部放電信號(hào)沿金屬表面?zhèn)鞑ヒ鸬?。?yīng)用開關(guān)柜局放超聲波檢測(cè)法，在糧油3201線開關(guān)柜底部靠近1#接地變側(cè)聽到沿面放電聲音，而附近間隔無(wú)局部放電聲音，因此我們認(rèn)為故障點(diǎn)在糧油3201線開關(guān)柜內(nèi)。

2012年10月9日對(duì)糧油3201線進(jìn)行停電檢查，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)電纜護(hù)層保護(hù)器內(nèi)壁已經(jīng)被燒黑，說(shuō)明之前存在嚴(yán)重的放電故障，如圖1所示。

圖1 糧油3201線電纜護(hù)層保護(hù)器

糧油3201線更換電纜護(hù)層保護(hù)器后，我們對(duì)該開關(guān)柜和左右兩側(cè)開關(guān)柜進(jìn)行復(fù)測(cè)，測(cè)得的數(shù)據(jù)見表2。

表2 處理后的數(shù)據(jù)

表1和表2對(duì)比，我們可以看出，糧油3201線暫態(tài)對(duì)地電壓和周圍間隔的測(cè)量結(jié)果都明顯降低且相差不大，用超聲波檢測(cè)也沒有發(fā)現(xiàn)放電聲音，由此我們可以得出糧油 3201線開關(guān)柜內(nèi)部故障已經(jīng)消除，表1測(cè)得#1所用變和#1接地變數(shù)據(jù)異常都是由于糧油 3201線電纜護(hù)層保護(hù)器內(nèi)部局部放電引起的結(jié)論是正確的。

4 結(jié)論

采用開關(guān)柜局部放電檢測(cè)儀，運(yùn)用暫態(tài)接地電壓（TEV）檢測(cè)方法和超聲波檢測(cè)原理，對(duì)開關(guān)柜局部放電缺陷的檢測(cè)是有效的，是一種便捷的檢測(cè)技術(shù)。目前開關(guān)柜局部放電檢測(cè)還存在分析手段簡(jiǎn)單、試驗(yàn)人員缺少經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備容易受環(huán)境影響等問題，但隨著開關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的深入，帶電檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，上述問題將在不久的將來(lái)得到解決。今后我們應(yīng)加強(qiáng)開關(guān)柜的局放檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，合理安排檢修，保證開關(guān)柜設(shè)備和供電的可靠性。

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