特高频局部放电在开关柜带电检测中的应用分析

秦家远，谢耀恒，刘赟

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

10—35 kV开关柜在配电系统应用广泛，其内部结构形式多样，部件用材繁杂，由于电压等级低，运维检修时容易被疏忽，再加上部分区域运行环境较差，导致开关柜故障频发，对电力系统的安全运行构成较大隐患。针对开关柜故障特点，电网公司加强应对防范，开展系列专项技术监督工作，如开关柜运行环境治理、带电检测工作、专业特巡等，各种防范措施开展对降低开关故障起到较大促进作用〔1〕。

开关柜带电检测方式方法主要有机械缺陷带电检测、过热缺陷带电检测、绝缘缺陷带电检测，其中绝缘性能带电检测技术在开关柜检测应用较多且取得实效〔2〕。绝缘性能带电检测着重针对开关柜内运行过程中局部放电信号来诊断分析，目前主要有脉冲电流法、谢频法、超声法、特高频 (Ultra High Frequency，UHF)法和暂态地电压 (Transient Earth Voltate， TEV) 法等〔3〕。 各种带电检测方法在实际均有应用，且各有优劣，其中特高频法(以下简称UHF法)由于具有较高的抗干扰性与检测灵敏度高等优点，在设备运维中得到较好的应用。本文着重阐述特高频局部放电在开关柜检测应用分析，为开展该项工作提供技术参考。

1 特高频局部放电检测原理

电力设备局部放电是指电力设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电，这种放电可以发生在导体(电极)附近，也可发生在其他位置〔4〕。特高频局部放电检测技术是基于探测局部放电所发出的电磁波信号，局部放电过程中将产生很陡的脉冲电流，其快速上升时间小于1 ns，并向四周辐射出频率高达数GHz电磁波。特高频检测是通过UHF传感器检测特高频电磁波 (频率范围300～3 000 MHz)信号，从而获得局部放电信息，通过分析相关信息，给出判断结论。根据现场设备情况不同，可以采用内置式特高频传感器或外置式传感器。

2 特高频局部放电检测优缺点分析

特高频局部放电检测特性主要受3个方面因素影响:局部放电信号自身特性、信号传播特性及传感器的接受特性〔5〕。由于电力设备运行现场的电晕干扰主要集中在300 Hz频段以下，UHF法能有效避开现场电晕等干扰信号，具有较高的灵敏度和抗干扰能力，并且可实现局部放电带电检测、定位以及缺陷类型识别等功能〔6－8〕。但特高频带电检测技术也有自身的缺点:检测仪器价格昂贵，对检测人员的专业技术水平要求较高，并且相关检测方法及判断标准、规程不全面，因此全面推广该项技术存在一定困难，仍需开展更多研究和现场经验总结，以便更好的指导实际应用。

3 应用实例

某220 kV变电站在开展特高频局部放电带电检测时发现1号主变310开关柜内存在放电信号，初步判断310开关柜柜内存在局部放电缺陷，需开展停电查找故障原因。

3.1 超声波和暂态地电压检测

在对310开关柜进行超声波和暂态地电压检测时，其测量结果均满足 《国网运检部关于印发变电设备带电检测工作指导意见的通知 (运检一〔2014〕108号)》的规定:超声波检测无典型放电波形或音响，且数值≤8 dB；暂态地电压测试相对值≤20 dB。

3.2 特高频局部放电检测

在对310开关柜进行特高频局部放电检测时，高压室内背景显示正常，但在310开关柜后下柜门的玻璃视窗处检测到典型的放电图谱 (如图1所示)，检测到的最大放电强度达 57 dB，参考Q/GDW11059.2—2013《气体绝缘金属封闭开关设备局部放电带电测试技术现场应用导则 第2部分特高频法》，初步诊断分析为悬浮电位放电，经验判断为严重缺陷。

观察开关柜内部结构，后下柜门玻璃视窗对应柜内设备有:电流互感器、带电显示传感器及母线引下排等，故怀疑放电源可能为柜内电流互感器或带电显示传感器。

图1 310开关柜UHF放电图谱

3.3 停电试验检查

3.3.1 外观检查

对310开关柜内的互感器、带电显示装置、铜排等进行详细检查，未发现带电显示装置和铜牌有异常及放电痕迹，但穿心互感器的等电位连接线与内壁粘接处均有不同程度的不平整、不光滑，有明显毛刺。

将三相互感器拆下后，发现互感器内的等电位连接线直接用胶粘贴在TA内壁上，粘接处有部分翘起，运行过程中有可能产生悬浮电位。轻扯等电位连接线便可将粘接处扯开，并且发现其粘接面有大量的绿色粉末。

3.3.2 试验诊断分析

在对310电流互感器进行外观检查之后，继续对电流互感器开展了绝缘电阻和脉冲电流法局部放电试验。310电流互感器整体绝缘电阻良好，通过脉冲法开展局部放电试验，依据DL/T 417—2006《电力设备局部放电现场测量导则》三相电流互感器有两相局部放电数据严重超标，局部放电试验数据见表1。

表1 三相互感器脉冲电流法局部放电试验数据

3.4 原因分析及处理

通过现场停电检查，310开关柜中的电流互感器等电位连接线与内壁的连接不可靠，在运行时产生悬浮电位放电，是导致特高频局部放电信号明显的直接原因。通过停电局部放电试验检测，发现了A，C相电流互感器局部放电超标，如果继续投运必将带来严重隐患。为确保安全运行，更换了互感器及连接支排，处理后对互感器连同支排开展了耐压试验，并在升压至运行电压后进行了超声波、暂态地电压和特高频局部放电检测，结果显示正常。

4 结论

1)特高频、超声波、暂态地电压法都可应用在高压开关柜带电检测工作，但特高频法更能有效检测开关柜中绝缘缺陷类局部放电信号。

2)特高频局部放电检测具有较高的灵敏度和抗干扰能力，尤其对绝缘类放电缺陷检测比较灵敏，在开关柜带电检测应用具有较好效果。

3)由于特高频局部放电检测相关标准、规程不全面，并且检测装备价格相对较高，现场全面推广应用存在一定困难，需要在后续工作中不断总结研究，提升该项技术的深入应用。

〔1〕李海涛.高压开关柜局部放电现象的原因分析及处理 〔J〕.中国科技博览，2014(48):13.

〔2〕黎刚，段肖力，叶会生，等.交流金属封闭开关设备带电检测技术综述 〔J〕.湖南电力，2016，36(2):14-19.

〔3〕彭江，程序，刘明，等.电网设备带电检测技术 〔M〕.北京:中国电力出版社，2014.

〔4〕电力行业高电压试验技术标准化技术委员会.电力设备局部放电现场测量导则:DL/T41—2006〔S〕.北京:中国电力出版社，2006.

〔5〕邵先军，何文林，刘石，等.电力设备局部放电特高频电磁波数值计算技术研究 〔J〕.西安交通大学学报，2016，50(12):24-31

〔6〕李俊达.浅谈开关柜局放检测的方法 〔J〕.电力系统，2011，10(6):45-47.

〔7〕陈钦柱，姚冬，刘财明，等.声电联合技术开关柜局放带电测试 〔J〕.云南电力技术，2013，41(3):103-104.

〔8〕冯新岩，孟庆承，李凯，等.GIS特高频局部放电检测定位方法.山东电力技术，2016，43(10):72-74.