岳彩鵬，侯憲法，董　亞（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司，山東　聊城　252000）

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TEV與UHF技術(shù)在開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)中的應(yīng)用

岳彩鵬，侯憲法，董亞
（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司，山東聊城252000）

摘要：10 kV、35 kV金屬封閉式開(kāi)關(guān)柜在變電站廣泛使用，其運(yùn)行安全直接影響整個(gè)變電站的供電可靠性。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的絕緣缺陷或劣化、接觸不良等都會(huì)成為威脅其安全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患，而通常這些隱患在設(shè)備運(yùn)行、例行試驗(yàn)條件下不容易被發(fā)現(xiàn)。介紹暫態(tài)對(duì)地電壓與特高頻技術(shù)，通過(guò)同時(shí)運(yùn)用兩種技術(shù)，成功檢測(cè)出一起35 kV開(kāi)關(guān)柜缺陷案例。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)柜；局部放電；暫態(tài)對(duì)地電壓；特高頻

0　引言

10 kV、35 kV金屬封閉式開(kāi)關(guān)柜在變電站廣泛使用，其運(yùn)行安全直接影響整個(gè)變電站的供電可靠性。因此對(duì)開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)及對(duì)故障的預(yù)判和合理檢修是保證開(kāi)關(guān)柜設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵［1］。

開(kāi)關(guān)柜封閉的金屬箱體上有接縫和小的玻璃窗，局部放電時(shí)所產(chǎn)生各種電磁波信號(hào)可以由此泄漏出來(lái)，從而可在箱體外空間或箱殼表面進(jìn)行局部放電的檢測(cè)［2］。目前，對(duì)開(kāi)關(guān)柜設(shè)備局部放電的檢測(cè)方法主要有脈沖電流法、暫態(tài)對(duì)地電壓（TEV）法、超聲法、特高頻（UHF）法等。無(wú)論哪種檢測(cè)方法均有一定的局限性，針對(duì)這種情況，可采用多種測(cè)試方法聯(lián)合檢測(cè)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，往往能達(dá)到事半功倍的效果。介紹一起案例，通過(guò)同時(shí)應(yīng)用TEV與UHF兩種方法，成功檢測(cè)出開(kāi)關(guān)柜內(nèi)均壓彈簧與母線(xiàn)套管內(nèi)壁導(dǎo)電層未可靠接觸的缺陷。

1　TEV法、UHF法檢測(cè)原理

1.1TEV檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)備發(fā)生局部放電現(xiàn)象時(shí)，帶電粒子會(huì)快速地由帶電體向接地的非帶電體快速遷移，如設(shè)備的柜體，并在非帶電體上產(chǎn)生高頻電流行波（3～100 MHz），且以光速向各個(gè)方向快速傳播。受集膚效應(yīng)的影響，電流行波往往僅集中在金屬柜體的內(nèi)表面，而不會(huì)直接穿透金屬柜體。但是，當(dāng)電流行波遇到不連續(xù)的金屬斷開(kāi)或絕緣連接處時(shí)［3］，電流行波會(huì)由金屬柜體的內(nèi)表面轉(zhuǎn)移到外表面，并以電磁波形式向自由空間傳播，且在金屬柜體外表面產(chǎn)生暫態(tài)地電壓。

1.2UHF檢測(cè)技術(shù)

局部放電檢測(cè)UHF法基本原理是通過(guò)UHF傳感器對(duì)電力設(shè)備中局部放電時(shí)產(chǎn)生的特高頻電磁波（300 MHz≤f≤3 GHz）信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而判斷設(shè)備局部放電狀況，實(shí)現(xiàn)絕緣狀態(tài)的判斷。由于現(xiàn)場(chǎng)的電暈干擾頻率主要集中在300 MHz以下，UHF法能有效地避開(kāi)電暈干擾，具有較高的靈敏度和抗干擾能力［4］。

2　應(yīng)用實(shí)例

2.1TEV測(cè)試情況

2015-04-28，在對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行局部放電專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)某220 kV變電站35 kV開(kāi)關(guān)室開(kāi)關(guān)柜局部放電異常。該35 kV開(kāi)關(guān)柜為廈門(mén)ABB開(kāi)關(guān)有限公司產(chǎn)品，2009年投運(yùn)。試驗(yàn)人員首先采用UltraTEV Plus+測(cè)試儀，利用暫態(tài)地電壓（TEV）法進(jìn)行普測(cè)，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　 35 kV部分間隔開(kāi)關(guān)柜TEV測(cè)量結(jié)果　dB

TEV測(cè)試，信號(hào)幅值最大在300與300-1間隔后面的下部，因此懷疑在300間隔與300-1間隔開(kāi)關(guān)柜后面下部存在異常。至于放電源的確切位置，TEV測(cè)試法無(wú)法判斷。

2.2UHF測(cè)試情況

隨后采用JD-S100變電站局放帶電檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行特高頻法測(cè)試，在300-1隔離開(kāi)關(guān)間隔柜與300間隔柜附近存在明顯異常的放電信號(hào)，如圖1所示。

圖1　 300-1隔離開(kāi)關(guān)間隔柜與300間隔柜特高頻信號(hào)

為了確定異常信號(hào)的來(lái)源，采用特高頻時(shí)間差法對(duì)信號(hào)源進(jìn)行定位分析，將標(biāo)識(shí)為紫色的特高頻傳感器安放在300-1隔離開(kāi)關(guān)間隔柜上端，標(biāo)識(shí)為綠色的特高頻傳感器安放在300間隔柜上端，現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果如圖2所示。

圖2　 300-1隔離開(kāi)關(guān)間隔柜與300間隔柜同步測(cè)試結(jié)果

由圖2可以看到，紫色標(biāo)識(shí)的特高頻信號(hào)在時(shí)間上超前于綠色標(biāo)識(shí)的特高頻信號(hào)，因而，特高頻信號(hào)應(yīng)源自300-1隔離開(kāi)關(guān)間隔柜。

為了確定信號(hào)源在300-1隔離開(kāi)關(guān)間隔柜中的位置，將標(biāo)識(shí)為紫色和綠色的特高頻傳感器分別安放在300-1隔離開(kāi)關(guān)間隔柜的上端和下端，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

圖3　 300-1隔離開(kāi)關(guān)間隔柜特高頻時(shí)間差定位測(cè)試結(jié)果

由圖3可以看到，綠色標(biāo)識(shí)的特高頻信號(hào)在時(shí)間上超前于紫色標(biāo)識(shí)的特高頻信號(hào)，因而，特高頻信號(hào)源應(yīng)該位于300-1隔離開(kāi)關(guān)間隔柜的下端。

為了進(jìn)一步確定放電源所處的位置，采用高頻法進(jìn)行輔助定相測(cè)試，將3個(gè)高頻電流傳感器（分別標(biāo)識(shí)為黃色、紫色和綠色）依次套接在35 kV II組電容器相連的A、B、C三相電纜上，測(cè)試結(jié)果如圖4所示。

圖4　放電源定相測(cè)試

由圖4可以看到，B相（紫色標(biāo)識(shí)）信號(hào)在極性上與A（黃色標(biāo)識(shí)）、C（綠色標(biāo)識(shí)）兩相的相反，且前者幅值明顯大于后者，因而，放電信號(hào)源自B相。

綜合上面的測(cè)試結(jié)果，結(jié)合300-1隔離開(kāi)關(guān)間隔柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以初步判斷放電源應(yīng)該位于該開(kāi)關(guān)柜下端的B相套管。

3　停電檢查情況

2015-06-19，對(duì)該站35 kV開(kāi)關(guān)室300間隔與300-1間隔進(jìn)行停電檢查處理，發(fā)現(xiàn)300-1隔離開(kāi)關(guān)間隔柜與300間隔B相穿柜套管均壓彈簧及穿柜套管內(nèi)壁均存在明顯黑色放電痕跡，母線(xiàn)均壓彈簧因放電已出現(xiàn)明顯豁口，套管內(nèi)表面受燒損并形成面積約6 cm2，最深達(dá)2 cm的凹坑，與帶電測(cè)試結(jié)論一致。判斷為穿柜套管內(nèi)均壓彈簧與套管內(nèi)壁接觸不良形成懸浮電位造成放電，長(zhǎng)期累積導(dǎo)致缺陷的形成。缺陷照片如圖5、圖6所示。

圖6　均壓彈簧燒毀情況

圖5　穿柜套管燒毀情況

4　結(jié)語(yǔ)

采用TEV與UHF兩種測(cè)試方法聯(lián)合檢測(cè)，對(duì)開(kāi)關(guān)柜設(shè)備缺陷的檢測(cè)與定位是非常有效的，同時(shí)結(jié)合高頻電流傳感器還能對(duì)缺陷進(jìn)行定相。

目前已發(fā)現(xiàn)多起類(lèi)似的缺陷，可以看出ABB公司這種穿柜套管內(nèi)均壓彈簧的固定方式不是很合理，隨著開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行時(shí)間的積累，勢(shì)必會(huì)造成均壓彈簧固定松懈，導(dǎo)致均壓彈簧與穿柜套管內(nèi)壁接觸不良，形成懸浮電位。因此對(duì)存在這種穿柜套管結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)柜應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注，發(fā)現(xiàn)有異常放電信號(hào)時(shí)，縮短測(cè)試周期進(jìn)行跟蹤測(cè)試，必要時(shí)進(jìn)行停電更換。

對(duì)電氣設(shè)備的安裝質(zhì)量驗(yàn)收應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，特別是重點(diǎn)檢查母線(xiàn)套管均壓彈簧與套管內(nèi)壁導(dǎo)電層的固定情況，堅(jiān)決杜絕設(shè)備“帶病”投入運(yùn)行。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，綜合運(yùn)用多種局部放電檢測(cè)手段，取長(zhǎng)補(bǔ)短，可提高測(cè)試的準(zhǔn)確性與可靠性。

參考文獻(xiàn)

［1］章濤，王俊波，李國(guó)偉．10 kV開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)研究與運(yùn)用［J］．高壓電器，2012，48（10）：100-104．

［2］任明，彭華東，陳曉清，等．采用暫態(tài)對(duì)地電壓法綜合檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜局部放電［J］．高電壓技術(shù)，2010，36（10）：2 460-2 466．

［3］王勇，王勁，黃炎光．開(kāi)關(guān)柜帶電局放檢測(cè)技術(shù)在廣州電網(wǎng)的應(yīng)用［J］．高電壓技術(shù)，2009，35（12）：122-125．

［4］陸忠，朱衛(wèi)東，陳桂文，等．多種局部放電檢測(cè)手段診斷開(kāi)關(guān)柜放電缺陷［J］．高壓電器，2012，48（6）：94-98．

App lication of TEV and UHF in Sw itchgear Partial Discharge Tests

YUE Caipeng，HOU Xianfa，DONG Ya
（State Grid Liaocheng Power Supply Company，Liaocheng 252000，China）

Abstract:Metal-enclosed 10 kV and 35 kV switchgears are widely used，the operating security of which directly affects reliability of substations．Defects such as insulation degradation and poor contact are difficult to be detected under the normal operating and routine tests．Test technologies of transient earth voltage（TEV）and ultra-high frequency（UHF）are introduced．In a case of 35 kV switchgear，two technologies are applied，and the defect is discovered successfully．

Key words:switchgear；partial discharge；transient earth voltage；ultra-high frequency

中圖分類(lèi)號(hào)：TM591

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1007-9904（2016）02-0078-03

收稿日期：2015-09-15

作者簡(jiǎn)介：

岳彩鵬（1984），男，工程師，從事高壓試驗(yàn)檢修工作；

侯憲法（1974），男，工程師、技師，從事高壓試驗(yàn)檢修工作；董亞（1977），女，技師，從事高壓試驗(yàn)檢修工作。