SF6電流互感器超高頻局放診斷系統 性能的試驗研究

李秀廣 吳旭濤 韓四滿 郝金鵬 田 祿

（1.國網寧夏電力公司電力科學研究院，銀川 750001； 2.寧夏工商職業技術學院，銀川 750021）

超高頻法（UHF）是目前國際上公認的、最適合現場使用的局部放電檢測技術，其有效性得到一致認同。目前，這種靈敏的、幾乎無干擾的技術，已被廣泛應用于高壓電力設備的局部放電在線監測或巡檢工作。SF6電流互感器技術標準中要求其局部放電量要小于5pC[1-2]，現場運行時，由于結構及干擾等多種原因，使SF6電流互感器的局部放電巡檢工作很難有效開展。為此，筆者通過SF6電流互感器超高頻局部放電檢測技術進行研究，開發出一套能夠用于在線及帶電檢測的SF6電流互感器超高頻局放診斷系統。為了驗證該系統的有效性及準確性，在實驗室通過與傳統脈沖電流法、外置式超高頻測試法進行了對比研究分析。

1 試驗裝置

1.1 試品介紹

試品型號：LVQB-110W2；最高工作電壓：126kV；額定絕緣水平：230kV；海拔：1200m；額定SF6氣體絕對壓力：0.40MPa；補氣壓力：0.35MPa。

SF6電流互感器內部超高頻傳感器的安裝位置及屏蔽線的引出，如圖1、圖2所示，經驗證，超高頻傳感器及屏蔽線安裝位置不會對互感器各項指標產生影響[3]。

圖1 SF6 電流互感器內部超高頻傳感器安裝位置

圖2 屏蔽線在電流互感器下部的引出處理

1.2 試驗儀器及設備

無局放 1000kV 串聯諧振耐壓裝置一套，1000kV 高壓交流分壓器一臺，局部放電測試儀1 臺。

1.3 試品及試驗裝置的檢測

首先對試品施加230kV的工頻電壓，耐受1min，無異常后進行局部放電試驗，試驗現場情況如圖3所示，試驗結果見表1。

圖3 模擬缺陷前的檢查試驗

表1 西安中新電力設備制造有限公司電流互感器模擬 缺陷前局部放電試驗結果

1.4 試品試驗結果分析

由表1測試結果可知，模擬用的SF6電流互感器在做人工放電缺陷前各項試驗結果均合格。

2 比對試驗

2.1 盆式絕緣子附著金屬絲模擬試驗

1）試驗內容

在SF6電流互感器內部盆式絕緣子附著金屬絲模擬沿面放電，試品如圖4所示。試驗時，由0-1.7Um/3 kV 的過程逐級升高試驗電壓，使用超高頻局部放電測試儀與脈沖電流法局部放電測試儀同步測試比較[4]。

圖4 金屬絲附著點

2）試驗結果

脈沖電流法試驗結果如圖5所示，測試背景為4pC，超高頻測試結果如圖6至圖9所示，兩種方法測量結果見表2。

圖5 脈沖電流法試驗結果

圖6 升壓至60kV 時，內置式超高頻測試結果

圖7 升壓至70kV 時，內置式超高頻測試結果

圖8 升壓至80kV 時，內置式超高頻測試結果

圖9 升壓至90kV 以后時，內置式超高頻測試結果

表2 兩種測試方法測量結果

（續）

3）試驗結果分析

在電流互感器盆式絕緣子附著金屬絲的模擬試驗中，超高頻在線監測裝置測試結果與脈沖電流法測試結果保持了高度的一致性。在試驗電壓較低（60～80kV）時，超高頻在線測試能夠明顯看到有放電現象，而脈沖電流法也可看到放電量有增長，但是儀器界面反應出的測試圖譜為間歇性，需要有經驗的試驗人員持續不斷的觀測，對圖譜作出分析判斷，電壓升高時，兩臺儀器都可看到明顯的局部放電圖譜。在放電定量上，脈沖電流法測試結果由6.3pC/60kV 增長至2533pC/120kV，放電量增長了400 多倍，超高頻在線監測儀由-75dB/60kV 增長至-60dB/120kV，增量為15dB。

2.2 帶缺陷盆式絕緣子模擬試驗

1）試驗內容

在SF6電流互感器內部采用帶缺陷的盆式絕緣子，模擬懸浮放電，試品如圖10所示。試驗時，由0～1.2Um/3 kV 的過程逐級升高試驗電壓，使用超高頻局部放電測試儀與脈沖電流法局部放電測試儀同步測試比較。

圖10 帶缺陷的盆式絕緣子

2）試驗結果

脈沖電流法試驗結果如圖11所示，背景放電量為3.25pC，超高頻測試結果如圖12、圖13所示，幾種方法對比見表3。

圖11 脈沖電流法試驗結果

圖12 使用外置UHF 傳感器測試

圖13 使用內置UHF 傳感器測試

表3 幾種方法測試結果對比

3）試驗結果分析

此項模擬試驗，超高頻法采取內置在線監測與外置傳感器檢測兩種方法進行對比。由圖譜可見，內置傳感器測試到的放電量為-23dB，外置傳感器測試到的放電量為-40dB，模型判斷方面，在線監測判斷為100%懸浮放電，外置傳感器判斷為73.3%懸浮放電。脈沖電流法與超高頻法在發現局放時保持一致。

3 最小可檢測的局放靈敏度試驗

3.1 試驗方法

在盆式絕緣子上粘貼了一根直徑φ0.5×50mm的銅絲，用于模擬盆式絕緣子表面的缺陷，然后把該盆式絕緣子安裝到110kV 的SF6電流互感器內部，施加試驗電壓，并通過常規局放儀監視其放電量大小，同時使用PDM1000 超高頻局放檢測儀，對內置式超高頻局放傳感器輸出的信號進行檢測和分析。

3.2 測試結果

1）電壓60～70kV 時（約50pC），可檢測到強度為-75dBm 的超高頻信號，局放圖譜如圖14所示。

圖14 60～70kV 測試結果

2）電壓70～90kV 時（約100pC），可檢測到強度為-70dBm 的超高頻信號，局放圖譜如圖15所示。

圖15 70～90kV 測試結果

3）電壓90～110kV 時（約150pC），可檢測到強度為-67dBm 的超高頻信號，局放圖譜如圖16所示。

4）電壓>110kV 時（約400pC），可檢測到強度為-58dBm 的超高頻信號，局放圖譜如圖17所示。

圖16 90～110kV 時測試結果

圖17 電壓＞110kV 時測試結果

3.3 試驗結果分析

在上述情況下，采用內置式超高頻局放檢測方式，可靈敏檢測到50pC（相當于脈沖電流法）的盆式絕緣子沿面放電缺陷，并可準確診斷出缺陷的類型。

4 最大可檢測到局放強度試驗

4.1 試驗方法

將具有缺陷的盆式絕緣子裝入SF6電流互感器，并施加較高電壓，并通過常規局放儀監視其放電量大小，同時使用PDM1000 超高頻局放檢測儀，對內置式超高頻局放傳感器輸出的信號進行檢測和分析。

4.2 測試結果

當電壓加到80kV 時（約7000pC），檢測到的超高頻信號強度高達-23dBm（不接衰減器時儀器的最大量程為-20dBm），且放電信號非常平穩，表現出典型的懸浮放電特征。此時的局放超高頻譜圖如下所示：

圖18 80kV 時局放超高頻譜圖

4.3 試驗結果分析

在上述情況下，采用內置式超高頻檢測方式，最大可檢測到嚴重的、放電量高達7000pC（相當于脈沖電流法）以上的盆式絕緣子放電缺陷，且可準確診斷出缺陷的類型。如果在傳感器輸出插座上安裝信號衰減器，可用于檢測更大的放電信號。

5 結論

本文通過模擬缺陷前SF6電流互感器試驗、盆式絕緣子附著金屬絲模擬試驗、帶缺陷盆式絕緣子模擬試驗、最小可檢測的局放靈敏度試驗、最大可檢測到局放強度試驗，驗證了SF6電流互感器超高頻局放診斷系統有效性與準確性，該系統可應用于SF6電流互感器絕緣狀態的檢測，及時的發現電氣設備的潛伏性故障并提供預警信息，準確的判斷其故障狀態和嚴重程度，這對于運行和檢修決策有重要意義。

[1] 凌子恕.高壓互感器技術手冊[M].北京: 中國電力出版社,2005.

[2] 國家電網公司生變電[2010]11號.電力設備帶電檢測技術規范(試行) [S].

[3] 王世山,李彥明.SF6電流互感器電場計算及其結構優化[J].電瓷避雷器,2003 (4): 22-24.

[4] 宋志勇.2 臺LB7-220W 電流互感器缺陷分析[J].山西電力,2009(6): 26-27.