一起10kV封闭式开关柜带电检测超声波信号异常分析及验证处理

黄勇

【摘 要】随着国民经济的高速发展，电网运行可靠性要求越来越高，35kV及以下高压开关柜的安全可靠运行直接影响用户安全用电，而其例行检修周期一般为4到7年，在长期运行条件下，由于局部放电很可能造成设备局部老化、绝缘层破坏，严重时会导致设备爆炸，所以开展高压开关柜超声波局部放电带电检测具有重要意义。本文通过对一起10kV开关柜带电检测超声波异常信号的分析及验证处理来学习提高超声波在开关柜局放带电检测中的应用水平。

【关键词】开关柜;超声波;带电检测

1.引言

封闭式高压开关柜内部的固体绝缘介质难免会存在一定的缺陷，比如固体介质当中的气隙，表面附着污物或水膜等形成局部放电，还有导体存在毛刺导致电场分布的不均匀而形成尖端放电，这些放电不会第一时间形成贯穿性的通道，但是长期的局部放电，会造成绝缘的逐步劣化，导致设备使用寿命大大缩短，在一定条件下，还会使得整个绝缘击穿或者是沿面闪络。局部放电过程当中会产生：光、热、气味、电磁波、声波等，而声波信号会通过空气为媒介沿着開关柜的缝隙传出柜外，我们采用的开关柜超声波带电检测技术就是通过非接触式传感器收集20K-80KHZ频段的超声信号来判断是否存在局部放电现象。

2.案例分析

2.1异常点现场检测情况

2019年06月20日，天气晴，室外39℃，室内环境温度24℃（内有空调），环境相对湿度37%。现场试验人员在对220kV某变电站10kV开关柜进行局部放电带电检测中，发现10kV分段电流互感器柜下部散热孔处存在异常超声波信号，缺陷柜体及测点布置如图1所示：

异常超声波信号存在范围很小，在测点1附近散热孔缝隙范围内信号较大，如图2所示，周期最大值19dBmV（空气背景为-10dBmV），反复检测异常超声信号依然存在，且频率成分2（100Hz）远大于频率成分1（50Hz）（即一个周期出现两簇信号），即存在100Hz频率相关性。对该后柜暂态地电压局部放电检测，最大值27dBmV（背景26dBmV）。

综合分析，10kV分段924电流互感器柜测点1附近内部存在振动缺陷或悬浮类局部放电现象，但测试时10kV分段924断路器、9242隔离开关热备用，所以10kV分段924电流互感器柜内母排应只有电压而没有电流流过，所以振动缺陷的可能性较小，初步判断为悬浮类局部放电。

2.2其他测点超声波测试情况

对图1中10kV分段924电流互感器柜共计选择了5个测试点进行超声波测试，同时对邻近设备4号主变10kV电流互感器柜及10kV分段9242引流排柜进行了超声波测试进行比对试验，如图3所示均为相似图谱，均未测到超声波信号，可以确定测点1所测到的超声异常信号就是该处所发出的信号。

2.3跟踪检测

2019年7月3日，对该变电站10kV分段电流互感器柜进行了跟踪检测，检测结果如图6（超声图谱）、7（特高频图谱）所示：

超声信号幅值较上一次有较大增长（19db增加到24dB），说明缺陷在进一步发展。从图7中可以看出10kV924CT柜存在异常特高频信号，且幅值达63dB，在6月20日发现该缺陷时并不存在特高频信号，所以也可以判断该柜内存在严重的局部放电缺陷并在持续加剧，从UHF图谱可以初步诊断为悬浮类放电。

2.4停电检查

2.4.1诊断性试验

停电进行外观、绝缘电阻及交流耐压试验检查，外观及绝缘电阻无异常，B相交流耐压试验时电压升至10kV左右时出现明显的断续性的“嗞、嗞”声音，而A、C相耐压试验无异常，故判断B相可能存在局部放电，由于母排没有电流，所以排除紧固螺丝松动至母排振动，可能是穿芯电流互感器内屏蔽线由于接触不良、脱落或内屏蔽线与母线连接排绝缘护套多点连接至局部放电。将内屏蔽线拉出，可以看见B相内屏蔽线边缘已发毛，部分铜线已断，且屏蔽线表面已染上B相绝缘护套颜色，应该是屏蔽线长期接触绝缘护套所致，如下图所示：

2.4.2解体检查

将10kV分段924电流互感器从柜内拆除到柜外进行检查，如下图所示：

从图9中可以看出A、C相电流互感器内壁光滑无异常，这点和交流耐压试验得出的结果一致，图10中可以看出，B相互感器上半部内屏蔽的连接线焊接不良脱落，这样导致上半部内屏蔽与母排不相连出现不等电位差从而出现悬浮类放电，B相互感器内壁出现多处放电痕迹，造成放电可能性有两点，一是内屏蔽线脱落造成悬浮放电，二是内屏蔽引线与互感器内壁挨在一起造成多点连接而至局部放电。由于B相互感器长期运行在局部放电情况下，内壁已出现大面积的放电灼伤，所以对该相互感器进行更换。

2.4.3更换后进行超声波、特高频局部放电带电检测试验未见异常信号，缺陷消除。

3.结论

局部放电带电检测与传统的停电例行试验相较具有投资小、见效快的特点，有效减少停电时间，节约检修费用，提高设备利用率，提高了供电可靠性。高压开关柜局部放电带电检测技术的广泛应用，不仅可以尽早的发现开关柜内部的绝缘缺陷，还可以跟踪试验，随时掌握设备的运行状态，为设备状态检修提供数据的支持，有效防止事故的发生，确保电网的安全稳定运行。此项技术的应用需要有现场经验与试验原理为基础，要加大开关柜局部放电检测的设备量，通过大量的数据积累和分析，以及测试经验，并结合其它检测和试验数据加强分析，提高开关柜局部放电带电检测的应用水平。

参考文献：

[1]国家电网公司五项管理规定206册细则变电检测管理细则第4分册《超声波局部放电检测细则》

[2]国网技术学院编《开关柜暂态地电压与超声波局部放电检测》

[3]《防止开关类事故反措条文注释》12.4.1.10

（作者单位：国网攀枝花供电公司）