一起35kV開關(guān)柜沿面放電缺陷分析

周迅 錢昊 魏澤民

摘 要：近年來，電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展迅猛，電力企業(yè)的供電可靠性也隨之提高，很少出現(xiàn)停電、限電的情況。其中，配電網(wǎng)作為直接連接電力用戶的供電系統(tǒng)，在提高供電可靠性方面同樣功不可沒。本文簡要介紹了配電網(wǎng)中最重要的電力設(shè)備——開關(guān)柜的局部放電帶電檢測方法，分析了一起35 kV開關(guān)柜沿面放電缺陷的產(chǎn)生原因和處置過程，并且最終送電后，缺陷消除，一切正常，從而成功避免了事故的發(fā)生，提高了供電可靠性。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜;帶電檢測;沿面放電

中圖分類號：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）18-0032-03

Abstract： In recent years， the construction of power grids has developed rapidly， and the reliability of power supply of electric power companies has also improved， and power outages and curtailments have rarely occurred. Among them， the distribution network， as a power supply system that directly connects power users， also plays an important role in improving the reliability of power supply. This paper briefly introduced the most important power equipment in the distribution network-the partial discharge detection method of the switchgear， analyzed the cause and disposal process of a 35 kV switchgear surface discharge defect， and after the final power was transmitted， the defect was eliminated and everything is normal. Thus， accidents have been successfully avoided and the reliability of power supply has been improved.

Keywords： switch cabinet;live detection;creeping discharge

1 開關(guān)柜帶電檢測

為了提高供電可靠性，減少設(shè)備停電的時間，帶電檢測電力設(shè)備的方法應(yīng)運(yùn)而生。帶電檢測，顧名思義就是在電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下，對其狀態(tài)進(jìn)行評估，判斷其健康狀況，并給出合理的處理措施[1]。其中，開關(guān)柜帶電檢測的方法主要有紅外測溫法、暫態(tài)地電壓法（Transient Earth Voltage，TEV）、超聲波檢測法（Acoustic Emission，AE）和特高頻檢測法（Ultra High Frequency，UHF）等[2]。

當(dāng)運(yùn)行的開關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)故障，產(chǎn)生局部放電時，通常伴隨著聲、磁、熱效應(yīng)。不同的開關(guān)柜帶電檢測方法是通過檢測不同的伴隨效應(yīng)來判斷內(nèi)部是否發(fā)生故障的。紅外測溫法是通過紅外熱成像的方法，檢測開關(guān)柜的柜面溫度是否存在異常、是否高于同條件的正常運(yùn)行開關(guān)柜，從而來判斷是否存在內(nèi)部故障[3]。通常情況下，如果柜內(nèi)發(fā)生局部放電，產(chǎn)生的熱量傳遞到柜體表面引起溫度變化時，故障已然相當(dāng)嚴(yán)重了。暫態(tài)地電壓法是通過專用的傳感器檢測局部放電時產(chǎn)生在柜體表面的地電波，從而判斷開關(guān)柜內(nèi)部是否發(fā)生故障。超聲波檢測法則是通過檢測局部放電時產(chǎn)生的機(jī)械聲波進(jìn)行開關(guān)柜內(nèi)部故障判斷的[4]。特高頻檢測法通過特高頻傳感器檢測開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生局部放電時產(chǎn)生的特高頻電磁波，以判斷是否發(fā)生內(nèi)部故障[5]。

2 開關(guān)柜帶電檢測流程

2.1 儀器準(zhǔn)備

采用上海華乘科技公司PDS-T90儀器開展帶電檢測。

儀器檢查：檢查各配件是否齊全（包括主機(jī)、信號調(diào)理器、特高頻傳感器、超聲波傳感器、耳機(jī)、傳輸線等），以及主機(jī)開機(jī)電量是否充足。

儀器工況檢查：檢查主機(jī)和信號調(diào)理器的連接是否正常，主機(jī)各功能是否正常，界面切換是否正常。

儀器自檢：主機(jī)各功能正常后，對儀器進(jìn)行自檢，待自檢正常后，進(jìn)入對應(yīng)的檢測模式。

背景噪聲檢測：在進(jìn)行背景噪聲檢測之前，要排除干擾源，例如，關(guān)閉風(fēng)機(jī)、關(guān)閉水銀燈、避免現(xiàn)場人員走動等。待干擾源排除之后，手持傳感器，背對開關(guān)柜，間隔0.5 m左右，測量環(huán)境背景噪聲，并保存圖譜。

2.2 開始檢測

準(zhǔn)備工作完成后，開始對待測設(shè)備進(jìn)行檢測。采用非接觸式超聲波傳感器進(jìn)行檢測，選取開關(guān)柜的柜門縫隙處、散熱口處和觀察窗縫隙處等位置進(jìn)行檢測。檢測點(diǎn)要分布在開關(guān)柜前柜門中部和下部，后柜門的上部、中部和下部等。對于兩端的開關(guān)柜，還需要測量側(cè)面的散熱孔位置。如果檢測到明顯大于背景噪聲的異常信號，可以向四周移動傳感器，尋找信號幅值最大的點(diǎn)。此外，通過調(diào)節(jié)增益等級和降噪等級等參數(shù)，使異常信號最大點(diǎn)的相位圖和波形圖能清晰完整地顯示，保存信號最大點(diǎn)處相應(yīng)的幅值圖譜、相位圖譜和波形圖譜。開關(guān)柜帶電檢測流程如圖1所示。

2.3 異常分析流程

將檢測到的異常信號、背景噪聲信號與相同條件開關(guān)柜的相同位置處信號進(jìn)行對比，有條件的還需要與檢測開關(guān)柜的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。判斷信號是來自于設(shè)備內(nèi)部，并且異于其他正常運(yùn)行設(shè)備。

根據(jù)檢測和保存的相應(yīng)圖譜，分析異常信號的頻率成分、波形圖等信息，對照四種局部放電信號（電暈放電、懸浮放電、沿面放電、氣隙放電）對應(yīng)的典型圖譜，初步判斷信號的放電類型[6]。

將所保存的信號圖譜從儀器導(dǎo)出，生成報告，按照所處開關(guān)柜的設(shè)備編號進(jìn)行命名（例如，10 kV某開關(guān)柜后柜、左上），并對信號進(jìn)行異常分析，完成分析報告，如圖2所示。

3 某35 kV開關(guān)柜沿面放電缺陷分析

2021年3月27日，對某110 kV變電站內(nèi)35 kV開關(guān)柜進(jìn)行超聲波檢測，在3574麻鹿開關(guān)柜發(fā)現(xiàn)異常信號。利用超聲波檢測，在開關(guān)柜后右側(cè)下部散熱孔處檢測到最大值，根據(jù)圖譜判斷此處柜內(nèi)存在沿面放電現(xiàn)象，最大幅值約27 dB;特高頻檢測未發(fā)現(xiàn)異常信號，判斷信號來自A相電纜附近。因測值大于15 dB，建議盡快停電進(jìn)行檢查處理，消除安全隱患。

3.1 超聲波檢測

超聲波檢測結(jié)果如圖3所示。

從圖3可知，超聲波圖譜具有局部放電特征，放電信號在正負(fù)半周均會出現(xiàn)，并且波形較寬，具有一定的對稱性。根據(jù)波形圖譜和相位圖譜判斷放電類型為沿面放電，最大幅值約27 dB。圖4為超聲波檢測到異常信號的設(shè)備位置，后柜右下部位。

3.2 特高頻檢測

特高頻PRPS&PRPD圖譜見圖5。從圖5可知，3574麻鹿開關(guān)柜特高頻無相位相關(guān)性，雜散分布，幅值較小，特高頻檢測無異常。

綜合以上數(shù)據(jù)分析：開關(guān)柜內(nèi)部存在沿面放電，局放源定位于開關(guān)柜電纜倉內(nèi)A相附近。

2021年4月29日，××市供電公司對35 kV 3574麻鹿開關(guān)柜進(jìn)行停電檢修，在柜后下部電纜倉內(nèi)A、B、C三相電纜與柜內(nèi)一角鋼接觸位置均發(fā)現(xiàn)有很明顯的放電痕跡，現(xiàn)場照片如圖6所示。

現(xiàn)場將三相電纜的出線部分噴涂絕緣材料做強(qiáng)化絕緣，并使用絕緣熱縮套對電纜進(jìn)一步做絕緣保護(hù)?；謴?fù)送電后再次進(jìn)行超聲波檢測，結(jié)果顯示無異常，放電現(xiàn)象消失。

4 結(jié)語

本文簡單介紹了開關(guān)柜帶電檢測的技術(shù)手段和異常診斷、分析流程，并利用超聲波帶電檢測方法發(fā)現(xiàn)一起35 kV開關(guān)柜沿面放電缺陷，最終停電拆解后驗(yàn)證判斷正確，成功避免了一起開關(guān)柜事故發(fā)生，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性，降低了用戶停電的風(fēng)險。

參考文獻(xiàn)：

[1]倪鶴立，姚維強(qiáng).電力設(shè)備局部放電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀述評[J].高壓電器，2021（6）：16.

[2]朱太云，陳忠，胡迪，等.GIS帶電檢測機(jī)器人用超聲局放檢測儀研制[J].電工技術(shù)，2021（6）：5-6.

[3]沈淑爾.10 kV配網(wǎng)開關(guān)柜局部放電帶電檢測運(yùn)用研究[J].電子世界，2021（5），17-18.

[4]李楠，沈南，王文妹，等.電纜局部放電帶電檢測技術(shù)應(yīng)用分析[J].河北電力技術(shù)，2021（1）：39-41.

[5]王波，陳云飛，劉軍宇.帶電檢測技術(shù)在電纜設(shè)備缺陷發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用[J].山東電力技術(shù)，2020（12）：57-60.

[6]侯瑞，楊學(xué)寶.開關(guān)柜內(nèi)電纜絕緣表面沿面局部放電帶電檢測[J].江西電力，2020（12）：20-22.