开关柜局部放电带电检测及定位的方法研究与应用

2015-03-14周光宇

机电信息 2015年12期

关键词：开关柜幅值超声波

周光宇

（江苏省电力公司连云港供电公司，江苏连云港222004）

0 引言

开关柜局部放电是指发生在两个电极局部的放电，虽然放电相对微弱，并未贯穿电极，但这种累积的微弱放电不容小视，持续的局部放电将导致绝缘劣化，引起缺陷扩大，最终使绝缘击穿。因此，有必要做好开关柜局部放电带电检测及定位工作。

1 开关柜局部放电带电检测原理

目前，对开关柜局部放电的带电检测主要是利用局部放电情况发生时的各种物理和化学现象来辨识，常用的开关柜局部放电带电检测方法有TEV检测和超声波信号检测两种。

1.1 TEV检测原理

TEV（Transient Earth Voltages）是指局部放电的暂态对地电压，每当出现局部放电时，电磁波传播产生一个暂态电压，利用这个暂态电压能够对开关柜的放电情况进行检测和定位，对被检测设备的接地外壳进行探测，根据局部放电引起的短暂电压脉冲，检测出局部放电的幅值。

如果使用两个电容耦合传感器，则可采用时间差的方法来确定具体的放电位置。如图1所示，系统比较电磁脉冲到达每个探测器所需的时间，并根据电磁波瞬间脉冲的时间差，来确定具体的放电位置。

图1 TEV检测原理图

1.2 超声波信号检测原理

当开关柜等电气设备出现局部放电时，相应区域内的分子间会剧烈撞击，引起一系列的脉冲压力波，超声波就是其中一种。超声波信号的频率在20kHz以上，通过安装声电转换器，对设备超声波信号进行提取，能够判断开关柜的放电情况。超声波检测具有电气干扰小、能够进行远距离无线测量的优点，尤其适用于大容量电器的局部放电检测。开关柜局部放电检测系统主要包括压电传感器、前置仪表放大、滤波电路、主放大电路、数字存储示波器等部分，据调查，一次局部放电所产生的超声波信号主要频率分量接近40kHz。

2 开关柜局部放电带电检测及定位技术要点

2.1 测点选取

测点选取正确是进行开关柜局部放电带电检测的前提，在选择测点时，应尽量挑容易发生局部放电的部位，如母排（连接处、穿墙套管、支撑绝缘件）、开关刀闸、电缆接头等位置。

2.2 干扰排除

干扰是影响局部放电带电检测的重要因素，要做好带电检测，必须尽可能地排除干扰。目前，无线电广播发射、电子管、荧光灯等都是潜在的干扰源。排除干扰的方法有很多种，可以直接关闭一些可控干扰源，如室内的荧光灯、排风扇等；也可以避开无线电和其他电子设备的使用时间，以排除可能存在的干扰。

2.3 数据分析

对局部放电带电检测数据的分析方法包括纵向分析法、横向分析法、数据判断法等，目前常见的是首先进行开关柜的横向分析定位，对同一个开关室内的同类设备进行测试结果比较；再对开关柜进行纵向分析定位，分析同一设备在不同时间的测试结果；最后结合数据分析结果寻找局部放电的具体位置。

3 开关柜局部放电带电检测及定位技术应用

对某供电公司的110kV变电站内运行的10kV开关柜进行局部放电检测，共涉及该变电站的1个开关室，计30面开关柜。

3.1 检测方法

以TEV检测结合超声波信号检测的方法，使用UltraTEV Locator多功能局部放电定位仪和PD Monitor便携式局部放电监测仪进行带电检测。在开关柜的相应位置布置探针，结合各通道的局部放电脉冲趋势图、幅值趋势图等，进行检测数据统计分析。相关判断标准如下：

3.1.1 存在局部放电的判据

（1）传感器的短期局部放电剧烈程度值＞0；（2）每测量循环周期内的脉冲数＞0.05。

3.1.2 局部放电严重性进一步判断

（1）短期严重度＞75；（2）长期严重度＞6；（3）每5min脉冲数＞10 000；（4）最大电平＞35dB。

3.2 初检结果

3.2.1 该变电站10kV开关室TEV检测结果

背景TEV幅值非常大（最大为32dB），说明现场存在强烈的干扰。所检测开关柜TEV幅值均比较大，其中132、131、122、121、125、128开关柜TEV幅值明显高于其他开关柜，最大为60dB。所有开关柜后部TEV值均大于前部。

3.2.2 该变电站10kV开关室超声波检测结果

132开关柜后面顶部超声波幅值最大为12dB，能听到明显的放电声，但在次日凌晨5点检测时未检测到超声波信号，说明存在间歇性放电，与负荷、运行环境、电压变化有关；其余开关柜超声波幅值均在正常范围内，且无放电声，未发现明显的局放现象。

由于该开关室外界干扰较大，所有开关柜上TEV幅值也明显超标，因此无法确认信号的来源。使用监测设备屏蔽外界干扰后，确定信号的来源，从而正确评估开关柜的实际运行状态，重点关注132、131、122、121、125、128开关柜。1023开关柜在2014年8月份被检测出存在内部放电，遂对该柜进行复测，以进一步确认局放信号。132开关柜后面顶部超声超标，存在表面放电现象，局放源位于该柜后面顶部母线套管或支柱绝缘子处。

3.3 综合监测评估结果

采用PDM－03局部放电监测仪对该110kV变电站10kV开关室内多个开关柜进行非介入式的长时间监测，展开综合评估监测。结果显示，132后面下部存在信号；根据带电和停电后的2次监测结果来看，122、125、128后面下部也存在信号，而并非外界干扰；1023后面中下部存在信号。根据巡检数据，132后面顶部超声波数值超标，并能听到放电声，说明该柜后面顶部存在表面放电。

3.4 综合监测结果处理

根据综合监测评估结果，132后面顶部的局放源位于后面顶部母线套管或支柱绝缘子处，建议加强关注并适时处理；132、122、125、128后面下部的主要元件有避雷器、支柱绝缘子、流变、电缆、零序CT等，根据检测经验，多面开关柜同一部位出现局放的可能性较小，建议先对电缆、零序CT进行试验，排除干扰的可能性。如果信号依然存在，建议对其他一次器件分别进行更换，然后再进行试验，以便确认具体来源；1023信号源可能位于柜体中下部的穿柜套管处，建议加强关注，如恶化比较严重，应尽快处理。