開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)研究范文

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《電氣制造雜志》2014年第七期

1超聲法

局部放電前，放電點(diǎn)周圍的電場應(yīng)力、介質(zhì)應(yīng)力和粒子力處于平衡狀態(tài)，局部放電是一種快速的電荷釋放或遷移過程，導(dǎo)致放電點(diǎn)周圍的電場應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力與粒子力失去平衡狀態(tài)而產(chǎn)生振蕩變化，導(dǎo)致放電點(diǎn)周圍介質(zhì)的振動現(xiàn)象，從而產(chǎn)生聲波信號[2]。放電強(qiáng)度的大小決定了電場應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和粒子力的振蕩幅度，也就直接決定了聲波幅值的大小。超聲波放電檢測就是基于探測放電所發(fā)出的聲波信號來進(jìn)行測量分析的。局部放電看起來像一次小的“爆炸”，它激勵出機(jī)械波在絕緣體中傳播，此波能用合適的傳感器檢測到。傳感器的輸出可用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析，檢測到的信號形狀依賴于信號源、檢測儀器以及使用的傳感器。絕緣子、母線排表面放電導(dǎo)致的振動幅值較大，方便使用超聲波方法進(jìn)行測量。超聲檢測法的測量原理如圖2所示。

2典型案例

案例1：2013年11月21日，檢修人員使用UltraTEVplus+便攜式局部放電檢測儀在對110kV某變電站室內(nèi)10kV開關(guān)柜進(jìn)行局部放電帶電檢測時，發(fā)現(xiàn)216開關(guān)柜的超聲數(shù)據(jù)和TEV數(shù)據(jù)均有異常，如表1所示。雖然表面上看216開關(guān)柜測試數(shù)據(jù)并沒有超出規(guī)程規(guī)定，但是與相鄰柜比稍稍偏高，工作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，初步推斷該216柜內(nèi)存在局部放電，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)，電纜夾層中出線電纜有人耳可以聽見的明顯放電聲音，使用儀器測量超聲信號為26dB（電纜夾層超聲背景為－5dB），說明電纜內(nèi)部存在著較強(qiáng)的局部放電現(xiàn)象。

隨后，工作人員在使用TPD－1型末屏放電檢測儀對該處進(jìn)行測量和定位，確定其發(fā)生局部放電的部位位于電纜夾層上樓板與電纜交叉處附近，其放電特征如圖3所示。由圖3a和圖3b對比可以明顯看出，該處放電屬于局部放電的典型圖譜之一，在一個周期（20ms）內(nèi)有兩次放電脈沖，且脈沖幅值一個較大為1mV，一個稍小為0.5mV，這是由于正負(fù)極性的電暈起暈電壓和電暈?zāi)芰坎煌斐伞Ｓ蓤D3c可以看出其放電是連續(xù)性的，即每個周期都有。在停電檢修過程中，發(fā)現(xiàn)216開關(guān)柜B相出線電纜接頭附近絕緣護(hù)套破損嚴(yán)重，而且故障周圍包括相鄰相電纜均有明顯的燒蝕痕跡。將截下的故障電纜進(jìn)行解體檢查后，經(jīng)過分析論證，發(fā)現(xiàn)電纜在安裝敷設(shè)過程中隨意拉拽磕碰，由外力破壞造成電纜接頭處的護(hù)套多處破損，甚至已經(jīng)損害到電纜的主絕緣，如圖4所示。而且電纜頭的制作工藝不到位，半導(dǎo)體層處理不凈，解體后發(fā)現(xiàn)異物，最終造成該處產(chǎn)生懸浮電位放電。案例2：2014年3月6日，檢修工作人員在對110kV某變電站的室內(nèi)10kV開關(guān)柜進(jìn)行局部放電檢測時，發(fā)現(xiàn)231開關(guān)柜空隙的超聲信號較強(qiáng)，超聲指示燈為紅色，用局放儀器所配耳機(jī)能夠聽到明顯的“嘶嘶”的放電聲音。并且TEV數(shù)值也比相鄰開關(guān)柜大很多。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。工作人員通過231開關(guān)柜后門觀察窗可以看到231線開關(guān)柜B相出線電纜有明顯可見的放電電弧，并且在B相電纜接頭附近一整圈的絕緣護(hù)套已經(jīng)在該電弧持續(xù)作用下產(chǎn)生了嚴(yán)重的損毀，如圖5所示。

將該線路重新制作電纜接頭，恢復(fù)送電之后，放電信號消失，測試結(jié)果正常。根據(jù)解體情況及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以得出，當(dāng)?shù)刂毓I(yè)發(fā)達(dá)，環(huán)境污染嚴(yán)重，由于電纜接頭的制作工藝不良，使得電纜金屬護(hù)套密封不嚴(yán)，絕緣帶層間不可避免地會有氣隙和雜質(zhì)，繼而發(fā)生電纜內(nèi)部的局部放電。隨著局部放電的持續(xù)發(fā)展，最終導(dǎo)致了電纜一整圈的圓環(huán)放電現(xiàn)象。開關(guān)柜的上部與外界雖然有氣孔相連，但開關(guān)柜內(nèi)的空氣流通速率不夠大，且當(dāng)濕度和灰塵較大時，就易使其設(shè)備表面積污，發(fā)生閃絡(luò)。

3結(jié)束語

這兩起案例都是在發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜的局部放電試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常后，進(jìn)而檢查發(fā)現(xiàn)出線電纜存在絕緣故障，及時采取有效措施，避免了事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。為避免此類事故的再次發(fā)生，這就對電纜的生產(chǎn)廠家的屏蔽、護(hù)層和接頭等一系列制造工藝提出了更高的要求。在電纜安裝敷設(shè)過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守GB50168—2006《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》，避免由于地面拖拉摩擦，鎧裝壓扁、彎曲半徑過小等造成的外力破壞電纜，從而導(dǎo)致絕緣事故的發(fā)生。

此外，對于開關(guān)柜局部放電的檢測不能單純以數(shù)據(jù)是否超過規(guī)程要求為準(zhǔn)。對于某些案例，雖然試驗(yàn)數(shù)據(jù)不超規(guī)程要求，但也不可以輕易下結(jié)論，判定設(shè)備合格。應(yīng)當(dāng)在大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中尋找“異常者”。采取多種局部放電檢測手段，綜合分析，這樣才能更好地補(bǔ)充和完善現(xiàn)有規(guī)律，提高電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

作者：李冬安冰羅濤張志翀劉振華馬瑞存劉剛單位：冀北電力有限公司廊坊供電公司