潘嘉濤

摘 要：本文簡(jiǎn)要闡述了一種基于地電波（TEV）和超聲波（AE）技術(shù)的開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法的基本原理和判斷依據(jù)，通過(guò)對(duì)濠江區(qū)三個(gè)典型局放故障案例的測(cè)量與分析，從而有效掌握開關(guān)柜絕緣性能的健康狀況，為配網(wǎng)開關(guān)柜設(shè)備巡視、檢修提供了可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜 局部放電 絕緣缺陷 帶電檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（a）-0209-02

10 kV配電網(wǎng)是連接110 kV高壓供電和380 V/220 V低壓用戶的重要樞紐和通道，而10 kV開關(guān)柜是10 kV配電網(wǎng)的重要組成部分，其運(yùn)行的穩(wěn)定性對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性有著舉足輕重的作用。在開關(guān)柜的絕緣結(jié)構(gòu)中，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中因灰塵沉積、絕緣受潮、絕緣老化等引起絕緣性能下降，容易發(fā)生局部放電現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣擊穿。因此及時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜潛伏的絕緣缺陷，消除隱患，保證安全供電，這無(wú)疑具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

傳統(tǒng)檢測(cè)絕緣缺陷的方法是絕緣預(yù)防性試驗(yàn)，需要在停電的情況下做試驗(yàn)，效果并不理想，近年來(lái)，局部放電檢測(cè)技術(shù)日益成熟，隨著局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)的使用，更能直接反映出開關(guān)柜內(nèi)部及表面的絕緣狀況，并能及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)其絕緣缺陷，減少不必要的停電，從而提高供電可靠性。目前開關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)運(yùn)用較廣且效果較明顯的方法是地電波和超聲波聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)，可使用多功能便攜式局部放電檢測(cè)儀（Ultra TEV plus+）來(lái)判別局部放電故障。

1 便攜式局部放電帶電檢測(cè)系統(tǒng)

多功能便攜式局部放電檢測(cè)儀（Ultra TEV plus+）是一款集地電波（TEV）和超聲波（AE）檢測(cè)功能于一身的手持式便攜測(cè)試儀，適用于中壓開關(guān)柜等電氣設(shè)備的局部放電的檢測(cè)。具有讀數(shù)準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便等顯著優(yōu)點(diǎn)，特別適用于日常的巡檢。

1.1 地電波檢測(cè)（TEV）

當(dāng)局部放電活動(dòng)出現(xiàn)在開關(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，而開關(guān)柜的金屬外殼會(huì)將這種電磁波屏蔽掉一大部分，不過(guò)仍有小部分會(huì)通過(guò)金屬外殼氣體絕緣開關(guān)封墊或其它絕緣部件周圍的間隙傳播出去。當(dāng)電磁波傳播到開關(guān)柜接地金屬外殼時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬態(tài)接地電壓（TEV），還會(huì)通過(guò)金屬外殼外表面?zhèn)飨虻叵?。瞬態(tài)接地電壓（TEV）的范圍通常在幾毫伏直至幾伏范圍內(nèi)，存在時(shí)間很短，而且具有幾個(gè)納秒的上升時(shí)間?？梢栽陂_關(guān)柜正處在工作狀態(tài)時(shí)將檢測(cè)探頭放置在開關(guān)柜的外表面，對(duì)局部放電活動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。

判斷依據(jù)：地電波檢測(cè)時(shí)，放電脈沖數(shù)是判定設(shè)備是否存在放電的一個(gè)主要因素，正常情況下，局部放電信號(hào)在2 s內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)一般為50～500個(gè)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)2 s內(nèi)檢測(cè)到的脈沖數(shù)大于1000時(shí)，可以認(rèn)為檢測(cè)到的是干擾信號(hào)，而非局部放電位號(hào)，具體檢測(cè)參考值如表1所示。

1.2 超聲波檢測(cè)（AE）

開關(guān)柜在局部放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生聲波，放電產(chǎn)生聲波的頻譜很寬，可以從幾十Hz到幾MHz，其中頻率低于20 kHz的信號(hào)能夠被人耳聽(tīng)到，而高于這一頻率的超聲波（AE）信號(hào)必須用超聲波傳感器才能接收到。利用超聲波探頭即可檢測(cè)這些聲波信號(hào)，再通過(guò)超聲波傳感器將接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)人耳可判別、可聽(tīng)見(jiàn)的聲音信號(hào)，并將放電所產(chǎn)生的超聲（AE）大小以聲壓（dBμV）的形式顯示出來(lái)，使用者通過(guò)分析耳機(jī)中傳來(lái)的放電聲音以及顯示屏上聲壓的大小來(lái)判斷設(shè)備是否存在放電現(xiàn)象。

判斷依據(jù)：超聲波檢測(cè)在原理上是聲音的檢測(cè)技術(shù)，判斷應(yīng)以耳機(jī)中檢測(cè)到的聲音信號(hào)為主，檢測(cè)數(shù)值為輔，因?yàn)榭諝庵械钠渌曇粜盘?hào)會(huì)引起檢測(cè)儀器幅值的變化，但不會(huì)有放電特有的特征聲音（咝咝聲），具體檢測(cè)參考值如表2所示。

2 故障實(shí)例分析

案例1。

2013年06月19日（天氣：多云；溫度：29℃；濕度：75%），對(duì)濠江區(qū)10kV覺(jué)河線1#環(huán)網(wǎng)柜第四單元的開關(guān)柜進(jìn)行帶電狀態(tài)檢測(cè)，結(jié)果為局部放電超標(biāo)（脈沖值：250；TEV模式：背景值3 dB，檢測(cè)值30 dB；AE模式：檢測(cè)值29 dB，通過(guò)超聲波耳機(jī)聽(tīng)到較明顯的放電聲音），通過(guò)觀察窗口看，電纜T型頭A、C兩相封帽絕緣護(hù)套缺失，A、C相電纜T型頭絕緣塞表面蓋上有水珠，C相T型頭絕緣塞上面有一條掉落的電線，絕緣塞對(duì)電線持續(xù)放電，肉眼可見(jiàn)的紫藍(lán)色放電火花，情況如圖1所示。

事后，對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行檢查，分析認(rèn)為是開關(guān)柜內(nèi)二次接電線由于安裝工藝不良而脫落，電纜進(jìn)線口密封不緊，且天氣潮濕，A、C兩相T型頭絕緣塞表面吸附水分形成大量細(xì)密凝露，且由于A、C兩相封帽絕緣護(hù)套缺失，安全距離不夠，進(jìn)而激發(fā)紫藍(lán)色放電火花，最終致使局部放電現(xiàn)象。

案例2：

2013年06月25日（天氣：陰；溫度：32℃；濕度：75%），對(duì)濠江區(qū)10kV湖實(shí)線培訓(xùn)基地電房高壓柜第三單元的開關(guān)柜進(jìn)行帶電狀態(tài)檢測(cè)，結(jié)果為局部放電超標(biāo)（脈沖值：300；TEV模式：背景值3 dB，檢測(cè)值3 dB；AE模式：檢測(cè)值21dB，通過(guò)超聲波耳機(jī)聽(tīng)到較明顯的放電聲音）。

事后，對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行停電檢修，通過(guò)高壓柜門解鎖進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)的隔離刀閘傳動(dòng)連桿表面有明顯放電痕跡，情況如圖2所示。分析認(rèn)為是由于運(yùn)行年限久，隔離刀閘傳動(dòng)連桿表面有鹽垢，導(dǎo)致絕緣性能下降，從而導(dǎo)致了局部放電現(xiàn)象。

案例3：

2013年12月05日（天氣：晴；溫度：22℃；濕度：35%），對(duì)濠江區(qū)10kV達(dá)媽線2#環(huán)網(wǎng)柜第四單元的開關(guān)柜進(jìn)行帶電狀態(tài)檢測(cè)，結(jié)果為局部放電超標(biāo)（脈沖值：100；TEV模式：背景值0 dB，檢測(cè)值10 dB；AE模式：檢測(cè)值18 dB，通過(guò)超聲波耳機(jī)聽(tīng)到較明顯的放電聲音），且能夠確認(rèn)放電源來(lái)自開關(guān)柜內(nèi)部，從觀察窗口看，A、B相套管和電纜T型頭連接處有放電痕跡。

事后，急修人員對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行應(yīng)急接地檢修處理，并對(duì)存在問(wèn)題的電纜T型頭進(jìn)行內(nèi)部情況檢查，拆除后發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜電纜進(jìn)線柜電纜絕緣套管與防水絕緣護(hù)套之間界面硅脂干涸，存在氣隙導(dǎo)致電場(chǎng)集中發(fā)生局部放電現(xiàn)象，情況如圖3所示。

3 結(jié)語(yǔ)

地電波法和超聲波法的聯(lián)合帶電檢測(cè)技術(shù)在開關(guān)柜運(yùn)行時(shí)對(duì)其內(nèi)部的局部放電情況進(jìn)行檢測(cè)，改變了傳統(tǒng)的測(cè)試方法，減少檢測(cè)停電時(shí)間，提高供電的可靠性和連續(xù)性，而且能夠更加準(zhǔn)確地反應(yīng)開關(guān)柜的潛在故障，提前預(yù)判開關(guān)柜的健康狀況，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)消除，杜絕電網(wǎng)設(shè)備事故的發(fā)生，并為開關(guān)柜日常巡視、檢修等提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)

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