暫態地電壓檢測在開關柜局部放電缺陷診斷中的應用

王小朋王艷華杜岳凡魏彬殷震王博

（1.國網天津檢修公司，天津 300000；2.國網天津城東供電公司，天津 300000）

暫態地電壓檢測在開關柜局部放電缺陷診斷中的應用

王小朋1王艷華2杜岳凡1魏彬1殷震1王博1

（1.國網天津檢修公司，天津 300000；2.國網天津城東供電公司，天津 300000）

本文分析了l0～35kV金屬封閉開關柜局部放電是導致絕緣損壞事故發生的主要原因，主要介紹引起開關柜局部放電的原因，應用暫態地電壓檢測儀對開關柜內局部放電進行診斷。使用結果證明：暫態地電壓檢測對開關柜局部放電缺陷的檢測是有效的，能夠保障高壓開關柜的安全運行。

開關柜 暫態地電壓 局部放電 缺陷診斷

長期以來，l0～35kV開關柜內電氣沒備在運行時，由于絕緣介質中氣泡或雜質的存在將導致局部場強增大，發生局部放電，局部放電會導致絕緣的老化和擊穿。據統計，在開關柜的事故中，由絕緣部分閃絡造成的事故占絕緣事故總數的79%［1］。開展暫態地電壓檢測，不影響設備的正常運行便可以了解開關柜帶電運行下局部放電的狀態，從而預先發現開關柜內潛在的故障點，確保現場設備持續、安全、有效地運行，提高供電可靠性。

1 開關柜局部放電

高壓系統組件結構一般比較復雜，采用的介質也多種多樣，常用的有氣體介質（如SF6）、固體介質（如聚烯烴、硅橡膠、環氧樹脂等）。固體介質的工藝上是經過真空澆注成一體的，從理論上講，真空澆注應該沒有氣泡，但實際上因為工藝原因，在澆注時不可避免地存在氣泡和雜質。在運行中由于這些氣泡的存在將導致局部場強增大、局部放電發生，這種放電不斷蔓延和發展，會引起絕緣的損傷（碳化痕跡或穿孔），如任其發展，會導致絕緣喪失介電性能而造成事故。此外，一些金屬顆粒、導體的毛刺，尖端以及各種機械械破壞也會導致局部放電的產生。

2 暫態地電壓檢測技術

2.1 檢測原理

局部放電會產生各種物理、化學現象，因而可以有很多測量局部放電的方法。本文討論的暫態地電壓檢測技術基于對局部放電產生的電磁波的檢測。放電產生的電磁波通過金屬箱體的接縫處或氣體絕緣開關的襯墊傳播出去，同時產生一個暫態電壓，這個電壓脈沖稱為暫態對地電壓（Transient Each Voltage，TEV）。通過電容耦合式傳感器就可以檢測到放電信號。研究表明，局部放電產生的TEV信號的大小與局部放電的激烈程度及放電點的距離有直接關系，因此通過檢測局部放電產生的TEV信號就可以對運行中開關柜內設備局部放電狀況進行定量測試［2-3］。

2.2 檢測方法與數據分析

在實際測試中，在正式測量之前，應先測量空間背景信號的大小，作為對數據分析判斷的依據。通常是先測量空氣以及高壓室的前后金屬門、金屬窗等金屬制品上的TEV信號大小，然后取其中間值作為背景信號的參考值。測試時，需要對開關柜的前、后部分分別進行測量，開關柜前一般選擇上、中、下部測量，開關柜后選擇上、下部測量，測量時應將TEV測試儀探測器垂直于被測帶電開關柜金屬外殼并緊密接觸，儀器應與附近的金屬制品離開適當的距離，并以TEV測試儀的穩定讀數為準。對于測試結果的分析，通常有以下幾種方法［4］。

2.2.1 數據經驗判據

表1 4母線開關柜暫態地電壓測試結果

根據大量的實驗以及現場的測試經驗，得出判斷數據供檢測人員使用。（1）當發現開關室內背景值與測試值都在20dB以下時，表示沒有發現信號源，開關設備正常，按正常檢測周期進行巡檢；（2）如果開關室內背景值在20dB以下，而某幾個開關柜的測試值大于背景值20～25dB，表明發現信號源，檢測人員應使用定位技術來對放電位置進行定位，并采取一定的處理措施；（3）如果開關室內，測試值和背景值都在30dB以上，且并沒有發現在某個開關柜上出現峰值，應使用定位技術來判斷放電信號的來源，如檢測結果發現放電信號是從開關柜上傳來，而不是外界的干擾信號，那么需要對存在問題的開關柜采取一定的處理措施。

2.2.2 縱向分析法

對同一設備不同時間的測試結果進行分析，從而比較分析得出設備的運行狀況，周期性的對開關室內開關柜進行檢測，并將每次檢測的結果存檔備份.以便分析不同時間內設備局部放電狀態的變化，從而判斷設備的運行狀況。

2.2.3 橫向分析法

對同一個開關室內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果及現場背景值均大時，就可以認為此設備存在缺陷的可能性。

3 檢測實例

天津市電力公司某220kV變電站35kV開關室共有兩排開關柜，每排10面柜子，在對其進行暫態地電壓檢測時，背景測試值為12dB，開關柜的檢測結果見表1。

通過對測試結果進行分析，發現4母線TEV信號整體偏大，而且信號呈現出由332向兩邊衰減的趨勢，因此初步懷疑局部放電點可能位于332間隔附近。打開332后蓋板采用紅外成像及紫外成像進行檢測，發現332間隔的母線對絕緣擋板發生了放電，與預判相符。后經停電處理后復測，4母線的TEV信號恢復到正常水平。

4 結語

基于暫態地電壓的開關柜局部放電帶電檢測方法是對開關柜傳統停電試驗的有益補充。實測結果表明，該方法對開關柜局部放電缺陷的檢測是有效的，是一種實用而又方便的檢測技術。當然，由于該方法易受外界環境影響，對人員的要求較高，因此試驗人員應不斷總結經驗，以提高分析判斷測量數據的能力。

［1］陳剛.聲電波檢測儀在10kV開關柜局放檢測中的應用［J］.電工技術，2010（7）：67-68.

［2］何肖軍，徐志斌.高壓開關柜絕緣性能檢測與故障診斷技術研究［J］.浙江電力，2012（5）：6-10.

［3］王培義，朱伯濤.開關柜局部放電超聲波在線檢測技術的應用［J］.河北電力技術，2010（6）：26-27.

［4］孔令明，等.開關柜局部放電帶電檢測定位技術的應用與研究［J］.山東電力技術，2010（6）：5-8.

王小朋（1982—），男，河北唐山人，碩士，電氣工程師，研究方向：高壓試驗以及輸變電設備帶電檢測。