35 kV開關(guān)柜局放帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)異常分析

姚 寧，李 凱，樊昱皓

（國網(wǎng)山西省電力公司運(yùn)城供電公司，山西 運(yùn)城 044000）

35 kV開關(guān)柜局放帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)異常分析

姚 寧，李 凱，樊昱皓

（國網(wǎng)山西省電力公司運(yùn)城供電公司，山西 運(yùn)城 044000）

介紹了開關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)常用的兩種方法，對(duì)某110 kV變電站35 kV開關(guān)柜暫態(tài)地電壓檢測(cè)和超聲波檢測(cè)過程中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)與放電信號(hào)進(jìn)行了綜合分析，通過兩種方法結(jié)合判斷出異常開關(guān)柜的放電類型，并進(jìn)行了驗(yàn)證與有效處理。

開關(guān)柜；暫態(tài)地電壓；超聲波

0 引言

開關(guān)柜是以斷路器為主的成套電氣設(shè)備，其主要用于電網(wǎng)系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、配電以及電能的轉(zhuǎn)換等。它主要是由斷路器（高壓開關(guān)）、控制、測(cè)量、保護(hù)裝置、母線、外殼和支持件等組成。開關(guān)柜的故障類型一般可分為五類分別為：拒動(dòng)/誤動(dòng)故障、絕緣故障、開斷與關(guān)合故障、載流故障、外力及其他故障。中國電力科學(xué)研究院對(duì)1989—1997年和2002年40.5 kV以下開關(guān)設(shè)備的故障類型進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，其中，絕緣與載流性故障占所有故障類型的30%~53%[1]，而這兩種故障均與局部放電現(xiàn)象密切相關(guān)，都可以通過局部放電檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)出來。因此，對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行局部放電帶電檢測(cè)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜存在的絕緣、過熱等潛在缺陷，有效減少開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障的概率。

1 開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法

經(jīng)過多年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行局部放電檢測(cè)最為有效的方法是將TEV（暫態(tài)地電壓）和超聲波兩種檢測(cè)方法相結(jié)合。由于暫態(tài)地電壓檢測(cè)原理為電容耦合式，為了能有效地檢測(cè)出開關(guān)柜局部放電信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)暫態(tài)地電壓傳感器一定要與金屬柜體緊密接觸。進(jìn)行開關(guān)柜超聲波檢測(cè)時(shí)，由于超聲波傳感器為敞開式[2]，因此，測(cè)試時(shí)傳感器應(yīng)接近開關(guān)柜表面縫隙、觀察窗、測(cè)溫孔等部位（不應(yīng)緊貼開關(guān)柜，以保證傳感器與設(shè)備間有空氣通道），測(cè)試時(shí)還應(yīng)保持傳感器靜止?fàn)顟B(tài)，避免因傳感器抖動(dòng)而影響測(cè)試結(jié)果（注意：檢測(cè)時(shí)用耳機(jī)先聽被檢測(cè)設(shè)備有無放電聲音，監(jiān)聽到放電聲音后再判斷放電的嚴(yán)重程度）。

2 某110 kV變電站35 kV開關(guān)柜局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)異常分析

2016年7月6日電氣試驗(yàn)人員對(duì)某110 kV變電站35 kV高壓室所有開關(guān)柜進(jìn)行了暫態(tài)地電壓、超聲波局部放電檢測(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)柜實(shí)際結(jié)構(gòu)選擇前中、前下、后上、后下4個(gè)測(cè)試點(diǎn)首先進(jìn)行暫態(tài)地電壓測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1、圖1所示。

表1 暫態(tài)地電壓測(cè)試數(shù)據(jù)

由表1可知開關(guān)柜暫態(tài)地電壓測(cè)試數(shù)據(jù)在23 dB～46 dB范圍內(nèi)波動(dòng)，由圖1可看明顯出I段電壓互感器開關(guān)柜后上、后下部位暫態(tài)地電壓數(shù)值明顯高于同排其他開關(guān)柜。由于開關(guān)室環(huán)境背景值為21 dB，通過計(jì)算各開關(guān)柜暫態(tài)地電壓測(cè)試數(shù)值與環(huán)境背景值得差值，發(fā)現(xiàn)I段電壓互感器后上、后下部位測(cè)試值與環(huán)境背景值的差值大于20 dB，超過規(guī)定值，因此需要結(jié)合超聲波等檢測(cè)手段查找該開關(guān)柜暫態(tài)地電壓值偏高的原因。

在對(duì)高壓室所有開關(guān)柜進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)35 kV I段電壓互感器開關(guān)柜后部縫隙處能監(jiān)聽到放電聲音（其他開關(guān)柜均無放電聲音），超聲波信號(hào)異常。為了尋找異常信號(hào)最強(qiáng)處，對(duì)該開關(guān)柜進(jìn)行多點(diǎn)定位檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在開關(guān)柜柜體后中下位置的通風(fēng)孔處超聲波信號(hào)幅值最大，放電聲音最為強(qiáng)烈，測(cè)試圖譜如圖2所示。

圖1 暫態(tài)地電壓測(cè)試數(shù)據(jù)橫向?qū)Ρ葓D

b相位圖譜

圖2 超聲波測(cè)試圖譜

由圖2可知，該開關(guān)柜后中部位置通風(fēng)口處超聲波信號(hào)周期最大值為26 dB，頻率成分2＞頻率成分1，1個(gè)工頻周期有2簇脈沖信號(hào)，放電脈沖波形穩(wěn)定。將暫態(tài)地電壓和超聲波2種測(cè)試模式下的數(shù)據(jù)結(jié)合，綜合分析可確定該開關(guān)柜后中下部存在嚴(yán)重放電現(xiàn)象。由于暫態(tài)地電壓檢測(cè)對(duì)懸浮放電模型、電暈放電模型、絕緣子內(nèi)部放電模型敏感，對(duì)表面放電模型不敏感。超聲波檢測(cè)對(duì)沿面放電模型、絕緣子表面放電模型、懸浮放電模型、電暈放電模型敏感，對(duì)內(nèi)部放電模型不敏感。因此可初步判斷該開關(guān)柜放電類型為懸浮放電或者電暈放電。為了更加準(zhǔn)確地分析局部放電信號(hào)的類型，使用示波器對(duì)局部放電信號(hào)進(jìn)行了展開分析，如圖3、圖4所示。

圖3 10 ms示波器波形圖

由圖3所示的特高頻信號(hào)，可以觀察到1個(gè)工頻周期（20 ms） 出現(xiàn)一大一小2簇放電脈沖，正負(fù)半周2簇放電脈沖信號(hào)不完全對(duì)稱，每簇放電脈沖幅值大小不一，大脈沖相位分布寬度較寬，小脈沖相位分布寬度較窄。當(dāng)每簇脈沖展開到200 ns如圖4所示，可以觀察到1簇放電脈沖當(dāng)中的每個(gè)放電脈沖基本等間距分布，結(jié)合典型放電特征與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)綜合判斷該放電類型為金屬表面的電暈放電。

3 缺陷處理

初步分析該開關(guān)柜放電可能是以下原因造成：柜內(nèi)金屬部件安裝或制造工藝較差，造成金屬部件有毛刺或傷痕，引起電暈放電；開關(guān)柜在安裝過程中由于疏忽，遺留凸起金屬物在柜內(nèi)，引起電暈放電；開關(guān)柜在長期運(yùn)行過程中，由于振動(dòng)等原因，導(dǎo)致金屬部件接觸不良，引起電暈放電。利用停電檢修機(jī)會(huì)，試驗(yàn)人員對(duì)35 kV I段電壓互感器開關(guān)柜進(jìn)行交流耐壓，發(fā)現(xiàn)該開關(guān)柜內(nèi)A、B兩相接地銅排接頭部位有明顯放電現(xiàn)象，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)接地銅排接頭部位螺絲松動(dòng)，將松動(dòng)螺絲進(jìn)行緊固處理后，再做交流耐壓試驗(yàn)，無放電現(xiàn)象。帶電運(yùn)行后，該開關(guān)柜暫態(tài)地電壓和超聲波測(cè)試數(shù)據(jù)均合格。

圖4 200 ns示波器波形圖

4 結(jié)論

通過上面分析可發(fā)現(xiàn)TEV檢測(cè)方法和超聲波檢測(cè)方法都有一定的局限性，不能準(zhǔn)確地檢測(cè)到所有類型的放電，但兩者之間可以較好地互補(bǔ)，因此，現(xiàn)場(chǎng)將兩種檢測(cè)技術(shù)結(jié)合對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行全方位的局部放電檢測(cè)，可以提高檢測(cè)結(jié)果分析的準(zhǔn)確性和可靠性。

[1] 呂軍，彭江.GIS特高頻與超聲波局部放電檢測(cè) [M].北京：中國電力出版社，2015：20-50.

[2] 國家電網(wǎng)公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修規(guī)程：Q/GDW 1168—2013 [S].北京：中國電力出版社，2013.

Abnormal Data Analysis of Partial Discharge Detection in 35 kV Switchgear Cabinet

YAO Ning,LI Kai,FAN Yuhao
（State Grid Yuncheng Power Supply Company of SEPC,Yuncheng,Shanxi044000,China）

This paper introduces twomethods commonly used in the detection oflive discharge ofswitchgear.The abnormal data and discharge signals in the transient voltage detection and ultrasonic detection of a 35 kV switchgear in a 110 kV substation are analyzed synthetically.The discharge type ofthe abnormal switchgear is judged and effectivelytreated.

switchgear cabinet;transient earth voltage;ultrasonic wave

TM591

A

1671-0320（2017）05-0043-03

2017-04-26，

2017-07-21

姚 寧（1987），女，山西運(yùn)城人，2011年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè)，碩士，工程師，從事電氣設(shè)備修試工作；李 凱（1984），男，山西運(yùn)城人，2016年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，碩士，工程師，從事高壓電氣試驗(yàn)工作；樊昱皓（1968），男，山西運(yùn)城人，技師，從事高壓電氣試驗(yàn)工作。