开关柜内电缆绝缘表面沿面局部放电带电检测

侯 瑞，杨学宝，赵建利

（1.内蒙古电力集团综合能源有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010020；2.内蒙古京能双欣发电有限公司，内蒙古 乌海 016062；3.内蒙古电力科学研究院，内蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

电力设备局部放电不仅可以产生高频电信号，而且还会产生振动频率大于20 kHz的声信号，声信号以机械振动波形式在介质中传播。超声波、特高频局部放电带电检测，就是利用传感器对设备局放产生的振动声信号和高频电信号进行检测，并对所检测到的信号进行综合分析，以判断设备局部放电异常缺陷的类型和严重程度。

随着带电检测技术发展和电力设备检修周期的延长，电力设备局部放电带电检测作为保障电力设备安全稳定运行而长期开展的一项重要检测工作，在实践中得到了长足发展。开关柜作为一类重要的设备，是电网中不可或缺的组成部分之一，其运行稳定性是电网安全运行的重要保障。对于开关柜而言，如何提前发现设备缺陷并进行治理，将是保障其安全稳定运行的重要手段。众所周知，在开关柜绝缘系统中时常存在着局部放电。虽然局部放电暂时不会对设备安全性造成影响，但是从长远来看局部放电属于电气设备中的隐患，其破坏过程体现出患慢性和长期性，最终会造成设备损坏。因此，开展开关柜局部放电带电检测技术研究和现场实测必将具有重要的意义。

目前，国家电网、南方电网各省公司均开展了开关柜局部放电带电检测技术应用研究工作，并在现场测试过程中积累了丰富的实测经验，为该项工作的全面推广奠定了一定的基础。开关柜局部放电带电检测技术是一种综合测试技术，主要包括特高频、TEV、超声波局放测试技术，每种测试技术均具有一定的适用条件，现场测试的过程中需根据实际情况进行灵活运用和现场干扰排除。为了更好地利用上述检测技术开展实测工作，张灿华、李海德等对不同检测方法的联合应用进行研究工作[1-3]；王流火、吕鸿等基于试验和现场实测结果，总结分析了开关柜中典型局部放电图谱[4]；马跃虎、田禄等对一起GIS盆式绝缘子局部放电缺陷进行了局放源定位分析[5]；文献[6]对开关柜中局部放电暂态地电压产生过程进行了研究；陈敬德、李峰等对基于KNN和MSR的局部放电模式识别研究[7]；邓敏对局部放电超声波信号图谱的表征进行了研究探索[8]；赵建利、侯宇嘉从现场检测、局放图谱定性分析以及局放源定位等多个方面，对一起由穿心CT等电位屏蔽悬浮放电引发的绝缘放电缺陷分析和处理[9]。

文中针对某220 kV变电站35 kV开关柜超声波（AE）、特高频（UHF）、暂态地电压（AE）局部放电带电测试结果，分析判断该站35 kV 1号电容器341断路器柜后下部A、B相电缆终端附近存在沿面放电现象。同时，通过超声波法定位分析，最终判断信号来自35 kV 1号电容器341断路器柜后下部A、B相电缆交叉接触位置。经停电检查，发现电缆交叉接触位置存在明显放电痕迹，验证了测试结论的准确性。

1 局部放电带电检测

1.1 超声波检测

使用超声波检测法对35 kV 1号电容器341开关柜缝隙进行超声波局放检测，发现后下部缝隙处超声波检测图谱异常，检测仪耳机中有强烈放电声响，超声波检测数据如图1所示。

图1 341开关柜局放超声带电检测数据

分析35 kV 1号电容器341开关柜缝隙处超声波检测数据，发现超声波信号幅值20 dB，信号幅值稳定，频率成分1、频率成分2幅值稳定，相位图谱显示超声波脉冲集中在90°和270°相角附近，信号波形稳定，一个工频周期有两组脉冲信号，初步判断为沿面放电。

1.2 特高频检测

使用特高频检测法对35 kV 1号电容器341开关柜进行特高频局放检测，35 kV 1号电容器341开关柜特高频检测图谱异常，特高频测试数据如图2所示。分析35 kV 1号电容器341开关柜特高频检测数据，发现局放特高频检测图谱数据中局放信号幅值57 dB，脉冲幅值分布较分散，放电脉冲密度较高，脉冲相位分布较宽，一个工频周期在正、负半周各出现一簇脉冲信号，两簇脉冲不对称，正半周脉冲信号具有悬浮放电特征，负半周脉具有绝缘放电特征，初步判断柜内存在绝缘介质放电。

图2 341开关柜局放特高频带电测试数据

2 异常局放信号超声波精确定位诊断分析

使用局部放电检测与定位系统对35 kV 1号电容器341开关柜及相邻柜体检测到的特高频异常局放信号进行定性分析并追踪信号的来源。

2.1 局放信号类型分析

35 kV 1号电容器341开关柜局放特高频信号示波器显示如图3所示。由图3所示结果可以看出，局放特高频脉冲信号较稳定，每簇脉冲信号幅值大小不一，脉冲数较多，综合判断为绝缘放电。

2.2 局放信号横向定位分析

在35 kV 1号电容器341开关柜前下部缝隙处横向放置黄色、绿色特高频传感器进行局放信号横向定位分析，局放信号横向定位分析如图4所示。其中，黄色、绿色特高频信号上升沿重合，时差为0，放电源横向位于黄色、绿色特高频传感器连线的中垂面上，如图4中红色直线所示的平面。

图4 横向定位传感器布置图

2.3 局放信号高度定位分析

在35 kV 1号电容器341开关柜前局放源横向所在平面中竖直方向放置两个特高频传感器，红色传感器放置在35 kV 1号电容器341开关柜前下部中间缝隙处，绿色传感器放置在红色正上方，局放信号高度定位分析如图5所示。图5中，红色特高频信号上升沿超前绿色波形上升沿3.7 ns。根据时差及两传感器之间的距离计算，可知放电源位于开关柜底部靠近柜后位置。

基于上述局放定位数据分析，初步确定柜后特高频信号幅值较大，局放放电源位于A、B相电缆交叉位置。

图5 高度定位传感器布置图

3 局放异常开关柜停电检查

对35 kV 1号电容器341断路器柜进行停电检查。检查发现1号电容器341断路器柜后下部A、B相电缆交叉接触位置存在明显放电痕迹，如图6所示。

图6 341断路器A、B相电缆交叉位置放电痕迹

4 结语

1）经局部放电带电检测，有效地发现了35 kV 1号电容器341断路器柜内A、B相电缆存在绝缘表明放电缺陷。

2）测试结果表明：利用局放巡检仪，可方便、快速检测出存在缺陷的设备；利用局放精确定位系统，可实现异常局放信号精确定位，精准查找放电源位置，为检修提供可靠依据。