暫態地電壓測試的改進判定方法

胡靖濤，黃強，周程遠

( 國網湖南省電力公司常德供電分公司，湖南 常德415000)

電力系統中局部放電檢測是電力設備在線監測的重要組成部分，局部放電現象 (Partial Discharge)是指電氣設備絕緣結構中局部區域內的放電現象。這種放電只是絕緣在局部的范圍內被擊穿，導體間絕緣并未發生貫穿性擊穿，但若局部放電長期存在，則在一定條件下可逐步造成設備絕緣電氣強度的下降和破壞。

相對于傳統紅外監測等方式，局部放電檢測對封閉式金屬外殼設備有更好的監測效果。而對開關柜進行局部放電檢測時主要是進行設備外殼的對地暫態電壓(Transient Earth Voltages，TEV)脈沖檢測。TEV 測試可以在設備運行的狀態下進行，無需將設備停運，在設備承受工作電壓的情況下即可進行監測，提高了設備可用率和用戶供電可靠性。通過TEV 測試，可以及早地發現設備絕緣劣化發展缺陷。

1 基本原理

現今制造廠家在開關柜的制造中采用了大量的絕緣材料，如環氧澆注的TA，TV，支撐絕緣件，靜觸頭盒，穿墻套管，避雷器等;如果這些設施的絕緣材料內部存在局部放電，則放電產生的電磁波大部分被開關柜的金屬外殼所屏蔽，少量則通過金屬殼體的接縫處或氣體絕緣開關的襯墊傳播出去，同時產生瞬時對地電壓，通過設備的金屬殼體外表面入地。這些對地電壓脈沖被命名為瞬時對地電壓或暫態地電壓(TEV)。

TEV 檢測的工作原理(如圖1):放電源發出的高頻電磁信號(3 ～60 MHz);沿開關設備表面傳播;在開關設備的金屬外殼上使用電容耦合探頭檢測。

進行暫態地電壓檢測時，同類型和制造廠家的開關會有相同的衰減路徑;海量的局部放電在線檢測數據庫，對局放測量判斷標準的制定提供最有力的依據。

圖1 暫態地電壓的工作原理

2 測試標準

依據文獻〔1〕，TEV 測試的標準如表1 所示:

由表1 可知，TEV 測試需要測定2 組數據，即實測值和背景值，再依據測試標準算得相對值進行判定。

表1 TEV 測試標準

3 TEV 實際測試中現場狀況

TEV 測試標準在大多數測試工作中都能滿足現場需求，能較好地反映設備的現實狀況，對設備在線監測和狀態評價提供良好的技術支撐。但是在實際應用操作中出現以下問題:

1)背景點的選取存在局限性。在TEV 測試中，要求選取靠近開關柜的接地金屬點處作為背景點，測試點為開關柜的前、后柜門，而接地金屬點在高配室中往往數量很少且很分散，測量值也有很大區別，因此在2 個背景值相差較大的背景點之間進行開關柜的TEV 測試時，背景值的選取很難抉擇。

2)在部分有穿墻套管的變電站，環境背景值較大，如常德供電分公司下轄的永豐變、乾明變、長嶺變等，背景值均在30 dB 以上，測量值也在30 dB以上，高噪聲下判斷有困難，可能掩蓋開關柜內局部放電。表2 為乾明變10 kV 多間隔開關柜測試值和變電站背景值。

表2 乾明變10 kV 多間隔開關柜測試值 dB

從表2 可看出利用公式計算得出各個開關柜的相對值都符合規定的測試標準，但是背景噪聲過大可能會掩蓋設備的局部放電特征，對真實判斷有一定的影響。

在某些變電站的背景值測試時，甚至發現背景噪聲的變化較大，計算時背景值選擇困難。現場測試常德供電分公司下轄的西郊和南坪變電站，在高配室內選取3 至5 個接地金屬點作為背景噪聲值，測試結果顯示背景噪聲相差較大并呈現方向性變化，干擾存在方向性，見表3。

表3 不同背景點噪聲測試值 dB

從表3 可以看出對于噪聲值變化較大的變電站，背景值的選擇較為困難進而影響TEV 測試。因此，結合電氣設備的電氣特性和某些變電站噪聲干擾的方向性，提出3 種改進判定方法。

4 改進判定方法

4.1 橫向比較法

所謂橫向比較就是對同類設備的測試結果進行比較，當同類型的某一設備個體的測試結果比其它同類設備的測試結果均大時，就可以認為此設備存在缺陷的可能性。由表2 可以看出乾明變電站雖然背景干擾值較大，但是各個設備之間的實測值差別不大，故可以判定為正常。顯然，此方法適用于背景值干擾較為穩定的變電站。

4.2 作圖比較法

作圖比較法主要是針對背景噪聲差別較大的部分變電站，表3 顯示西郊變電站即屬于背景噪聲不均衡分布類型，其變電站干擾呈現方向性變化，背景值、測量值也呈方向性變化，橫向比較差異較大。表4，5 分別為西郊和南坪變10 kV 多間隔開關柜測試值。

表4 西郊變10 kV 多間隔開關柜測試值 dB

表5 南坪變10 kV 多間隔開關柜測試值 dB

由表3—5 可分別作出西郊變電站開關柜測試值及背景值的變化曲線圖(圖2)、南坪變電站開關柜測試值及背景值的變化曲面圖(圖3)。

圖2 西郊變電站開關柜測試值及背景值的變化曲線

由圖2，3 可以看出，西郊與南坪變電站開關柜測試值與背景值的變化曲線較為一致，沒有出現較大偏差和異常，故判斷設備未發生明顯放電現象，此方法適用于背景干擾變動較大的變電站。

4.3 縱向比較法

TEV 測試在每年春、秋檢時期各進行1 次普查，對某1 個間隔歷次數據匯總、列表分析，縱向比較可以看出該設備是否工作正常。某變電站316間隔共10 次測量數據分別為:0，0，15，20，25，27，29，32，35，50 db。

從以上測試結果可以得出，此斷路器的放電強度逐漸加強，到第10 次測試時，放電強度己達到50 dB，需對此斷路器器采取相應的措施。

5 結束語

1)局部放電是造成中高壓設備破壞性故障的主要原因。2)內部局放活動可用TEV 測試技術進行檢測。3)TEV 測試中的干擾問題，一直是判斷的難點，單純按照規程不易判斷。

4)對于干擾較大的變電站，根據其干擾源的特征，分別選用橫向比較法、縱向比較法、作圖法的一種或幾種進行判斷，有較好的效果，也增加了判斷的準確度。

改進的判定方法仍需要大量的試驗數據來進一步證明其適用性和可靠性，判定方法的持續改進還有待進一步研究。

〔1〕國家電網公司. 電力設備帶電檢測技術規范(試行)〔S〕. 北京:中國電力出版社，2009.

〔2〕任明，彭華東，陳曉清，等. 采用暫態對地電壓法綜合檢測開關柜局部放電〔J〕. 高電壓技術，2010，36 (10):2 460-2 466.

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