陳程舉 孔春陽(yáng) 張順

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人民生活水平大幅提升，對(duì)于電力資源的需求越來(lái)越大，這不僅要求供電企業(yè)要保持充足的電力能源供應(yīng)，同時(shí)也要充分保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，降低電力系統(tǒng)發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。10kV開關(guān)的主要作用是控制與保護(hù)電路，目前，在變電站中10kV開關(guān)柜的應(yīng)用比較廣泛，且配套技術(shù)也比較成熟，但是受設(shè)計(jì)、安裝以及運(yùn)維等方面的影響，10kV開關(guān)柜在運(yùn)行過(guò)程中也出現(xiàn)了比如局部放電超標(biāo)等多種故障，影響了電力的安全運(yùn)行?；诖耍酒恼聦?duì)10kV開關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)及解體耐壓試驗(yàn)進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：10kV開關(guān)柜;局部放電;帶電檢測(cè);解體耐壓試驗(yàn)

引言

開關(guān)柜集成了斷路器、刀閘、互感器、避雷器等重要一次設(shè)備，其安全穩(wěn)定運(yùn)行是電網(wǎng)可靠供電的重要前提。與傳統(tǒng)敞開式設(shè)備相比，開關(guān)柜具有自動(dòng)化水平高、占地面積小、可靠性高等優(yōu)勢(shì)。開關(guān)柜是電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起通斷、控制或保護(hù)的作用，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行和正常供電有著重要影響。因此對(duì)開關(guān)柜的局部放電帶電檢測(cè)及解體耐壓試驗(yàn)就顯得尤為重要，當(dāng)發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象，應(yīng)該及時(shí)檢查、準(zhǔn)確分原因、積極采取措施，防止故障蔓延惡化而導(dǎo)致事故發(fā)生，保證電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。利用帶電檢測(cè)技術(shù)對(duì)開關(guān)柜內(nèi)的局部放電進(jìn)行分析和定位，可以避免停電試驗(yàn)方法的局限性，從而更容易發(fā)現(xiàn)潛伏性缺陷，而且避免了停電造成的損失和風(fēng)險(xiǎn)。

1開關(guān)柜局部放電檢測(cè)應(yīng)用情況

隨著工業(yè)檢測(cè)設(shè)備工藝的科學(xué)化和操作人員的專業(yè)化，一系列技術(shù)問(wèn)世，逐漸形成了一個(gè)相對(duì)全面的工業(yè)類實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)測(cè)試。不少單位成功開展了暫態(tài)地電壓、超聲波、特高頻、紅外測(cè)溫、紫外成像等帶電檢測(cè)項(xiàng)目，包括超聲波、超高頻以及微波等，可以形成一些圖像，通過(guò)這樣的方式可以對(duì)帶電的設(shè)備進(jìn)行安全檢查，并在這個(gè)基礎(chǔ)上察覺載波電流誤動(dòng)故障、異物直接入侵、絕緣電路故障等安全隱患問(wèn)題。由于開關(guān)柜的局部絕緣性缺陷而直接引起的開關(guān)局部尖端放電類型主要分為沿面局部放電、尖端局部放電、懸浮式尖端放電、內(nèi)部尖端放電等，其中沿面尖端放電的類型所占的比例是最高的，其余部分尖端的放電類型所占的比例依次減小。分析開關(guān)設(shè)備的放電器件和器件局部直流放電及其能量功率分布的密度比例可以得知，穿柜式開關(guān)帶套管和外壁開關(guān)設(shè)備的套管相關(guān)的器件，通過(guò)開關(guān)機(jī)柜表面放電，將能量的密度調(diào)至相對(duì)比例最高等。

2局部放電產(chǎn)生原因

在電場(chǎng)作用下，當(dāng)局部區(qū)域的絕緣設(shè)備電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到該區(qū)域的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，該區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)放電，但這一放電現(xiàn)象并沒(méi)有造成擊穿，稱這種現(xiàn)象為局部放電。局部放電對(duì)絕緣設(shè)備的破壞是一個(gè)緩慢的發(fā)展過(guò)程，是一種典型的絕緣隱患。發(fā)生局部放電的條件取決于絕緣介質(zhì)中的電場(chǎng)分布和絕緣的電氣物理性能。在不均勻電場(chǎng)中，局部放電通常在電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較高、絕緣體電氣強(qiáng)度相對(duì)較低的部位發(fā)生，其原因主要有以下幾點(diǎn)。（1）設(shè)備本身的原因：絕緣材料不均勻，內(nèi)部存在空洞和雜質(zhì)，導(dǎo)體表面存在凸出，絕緣強(qiáng)度不足。（2）運(yùn)行狀態(tài)的影響：運(yùn)行過(guò)電壓，雷電波沖擊，諧波畸變（3）環(huán)境因素的影響：潮濕、過(guò)熱。

3局部放電檢測(cè)方法介紹

3.1特高頻檢測(cè)技術(shù)

特高頻檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)頻率范圍為通常為300～3000MHz，通過(guò)特高頻傳感器檢測(cè)該頻段電磁波信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)局部放電檢測(cè)。其優(yōu)勢(shì)在于檢測(cè)靈敏度高、對(duì)于開關(guān)柜等設(shè)備內(nèi)的低頻電暈抗干擾能力強(qiáng)，可用于局部放電缺陷的檢測(cè)、定位和故障類型識(shí)別。局限性在于受電磁波衰減特性影響，無(wú)法檢測(cè)全金屬屏蔽設(shè)備，對(duì)于開關(guān)柜的特高頻檢測(cè)只能通過(guò)觀察窗或設(shè)備縫隙進(jìn)行，同時(shí)不能對(duì)缺陷劣化程度進(jìn)行量化。

3.2超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)技術(shù)通過(guò)超聲傳感器采集設(shè)備局部放電時(shí)產(chǎn)生的超聲波信號(hào)，處理和分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)傳感器和檢測(cè)方式的不同，超聲波檢測(cè)分為接觸式超聲波檢測(cè)和空氣傳播式超聲波檢測(cè)。接觸式超聲波檢測(cè)技術(shù)采用將傳感器緊貼于電力設(shè)備金屬表面，檢測(cè)設(shè)備局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)在金屬表面?zhèn)鞑ニ鸬恼駝?dòng)現(xiàn)象;空氣傳播式超聲波檢測(cè)技術(shù)采用檢測(cè)設(shè)備局部放電產(chǎn)生的超聲波在空氣中傳播時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象。開關(guān)柜超聲波檢測(cè)采用空氣傳播式檢測(cè)方式，其優(yōu)勢(shì)在于抗干擾能力較強(qiáng)，可以對(duì)開關(guān)柜柜內(nèi)局部放電信號(hào)源定位。局限性在于只能沿著開關(guān)柜縫隙進(jìn)行檢測(cè)，受超聲波衰減特性影響，檢測(cè)范圍較小，同時(shí)對(duì)開關(guān)柜內(nèi)部缺陷不敏感、受機(jī)械振動(dòng)干擾較大。

3.3暫態(tài)地電壓方法

當(dāng)開關(guān)柜的內(nèi)部組件與地面隔離時(shí)，如果發(fā)生局部放電，則會(huì)產(chǎn)生接暫態(tài)地電壓信號(hào)。相應(yīng)的放電能量將通過(guò)電磁波傳輸?shù)介_關(guān)柜的金屬外殼，并且開關(guān)柜將接地?？梢酝ㄟ^(guò)開關(guān)柜表面上的電磁波檢測(cè)高頻電流，并且可以檢測(cè)相應(yīng)的幅值和脈沖數(shù)據(jù)。

4開關(guān)柜放電解體試驗(yàn)分析

為了更好地驗(yàn)證以上試驗(yàn)探究的有效性，滄州供電分公司對(duì)10kV站用ST1和ST2開關(guān)柜進(jìn)行了停電檢修和解體耐壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)下部電纜倉(cāng)區(qū)域的三相均進(jìn)行了8kV的加壓操作，加壓處位于ST1開關(guān)柜電纜端，加壓的同時(shí)利用設(shè)備SDMT-PD74i進(jìn)行了特高頻檢測(cè)技術(shù)放電檢測(cè)。在各相試驗(yàn)回路中，分別有絕緣件避雷器、支撐絕緣子、電纜頭和電流互感器4種絕緣設(shè)備。為了進(jìn)一步確認(rèn)開關(guān)柜中局部放電信號(hào)源的位置，每組試驗(yàn)回路均進(jìn)行了多次試驗(yàn)，每次試驗(yàn)都是逐步移除上述試驗(yàn)回路中的絕緣設(shè)備，移除順序依次為避雷器、電纜頭、支撐絕緣子和電流互感器?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況如圖1所示。

經(jīng)過(guò)多次逐步測(cè)試和耐壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于ST2開關(guān)柜，將任何一件絕緣設(shè)備從試驗(yàn)回路中移除時(shí)，測(cè)試得到的局部放電譜圖均無(wú)明顯變化，而對(duì)于ST1開關(guān)柜，將電流互感器移除后，局部放電信號(hào)顯著衰減，因此初步判斷ST1開關(guān)柜中的放電信號(hào)源在電流互感器內(nèi)部。試驗(yàn)人員分別使用ST1開關(guān)柜中的電流互感器（編號(hào)為CT1）和全新的電流互感器（編號(hào)為CT2）進(jìn)行了耐壓測(cè)試，記錄了其放電特性，現(xiàn)場(chǎng)布置情況與譜圖特征如圖2所示。由此可明顯看出，在原ST1開關(guān)柜的電流互感器中存在明顯局部放電現(xiàn)象，其內(nèi)部存在絕緣缺陷等問(wèn)題，需進(jìn)行及時(shí)更換和跟蹤檢測(cè)。

根據(jù)上述測(cè)試與試驗(yàn)分析，可得出如下結(jié)果：對(duì)于10kV開關(guān)柜的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)和局部放電的檢測(cè)，建議優(yōu)先使用特高頻檢測(cè)技術(shù)方法進(jìn)行放電幅值、相位分布特征等的獲取，也可同時(shí)輔助使用暫態(tài)地電壓方法進(jìn)行放電源頭的尋找和確定。在本次實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用特高頻和超聲波局放檢測(cè)方法準(zhǔn)確檢測(cè)到設(shè)備異常情況，提高了現(xiàn)場(chǎng)查找缺陷的效率，保證了電網(wǎng)設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，10kV開關(guān)柜檢測(cè)技術(shù)，需要增進(jìn)對(duì)專業(yè)檢測(cè)技術(shù)的理解和吸收，提升超聲波檢測(cè)法、暫態(tài)地電壓檢測(cè)法、特高頻檢測(cè)法等技術(shù)水平。企業(yè)應(yīng)進(jìn)行定期培訓(xùn)，以增強(qiáng)技術(shù)人員的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確保檢測(cè)結(jié)果的有效性。同時(shí)，有必要及時(shí)更新檢測(cè)設(shè)備的綜合水平，建立科學(xué)的檢測(cè)和維護(hù)程序，可以有效地進(jìn)行局部放電檢測(cè)工作，減少局部放電引起事故的可能性，提高檢測(cè)效率以及檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用水平。

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