特高頻局部放電在開關柜帶電檢測中的應用分析

秦家遠，謝耀恒，劉赟

(國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

10—35 kV開關柜在配電系統應用廣泛，其內部結構形式多樣，部件用材繁雜，由于電壓等級低，運維檢修時容易被疏忽，再加上部分區域運行環境較差，導致開關柜故障頻發，對電力系統的安全運行構成較大隱患。針對開關柜故障特點，電網公司加強應對防范，開展系列專項技術監督工作，如開關柜運行環境治理、帶電檢測工作、專業特巡等，各種防范措施開展對降低開關故障起到較大促進作用〔1〕。

開關柜帶電檢測方式方法主要有機械缺陷帶電檢測、過熱缺陷帶電檢測、絕緣缺陷帶電檢測，其中絕緣性能帶電檢測技術在開關柜檢測應用較多且取得實效〔2〕。絕緣性能帶電檢測著重針對開關柜內運行過程中局部放電信號來診斷分析，目前主要有脈沖電流法、謝頻法、超聲法、特高頻 (Ultra High Frequency，UHF)法和暫態地電壓 (Transient Earth Voltate， TEV) 法等〔3〕。 各種帶電檢測方法在實際均有應用，且各有優劣，其中特高頻法(以下簡稱UHF法)由于具有較高的抗干擾性與檢測靈敏度高等優點，在設備運維中得到較好的應用。本文著重闡述特高頻局部放電在開關柜檢測應用分析，為開展該項工作提供技術參考。

1 特高頻局部放電檢測原理

電力設備局部放電是指電力設備絕緣系統中部分被擊穿的電氣放電，這種放電可以發生在導體(電極)附近，也可發生在其他位置〔4〕。特高頻局部放電檢測技術是基于探測局部放電所發出的電磁波信號，局部放電過程中將產生很陡的脈沖電流，其快速上升時間小于1 ns，并向四周輻射出頻率高達數GHz電磁波。特高頻檢測是通過UHF傳感器檢測特高頻電磁波 (頻率范圍300～3 000 MHz)信號，從而獲得局部放電信息，通過分析相關信息，給出判斷結論。根據現場設備情況不同，可以采用內置式特高頻傳感器或外置式傳感器。

2 特高頻局部放電檢測優缺點分析

特高頻局部放電檢測特性主要受3個方面因素影響:局部放電信號自身特性、信號傳播特性及傳感器的接受特性〔5〕。由于電力設備運行現場的電暈干擾主要集中在300 Hz頻段以下，UHF法能有效避開現場電暈等干擾信號，具有較高的靈敏度和抗干擾能力，并且可實現局部放電帶電檢測、定位以及缺陷類型識別等功能〔6－8〕。但特高頻帶電檢測技術也有自身的缺點:檢測儀器價格昂貴，對檢測人員的專業技術水平要求較高，并且相關檢測方法及判斷標準、規程不全面，因此全面推廣該項技術存在一定困難，仍需開展更多研究和現場經驗總結，以便更好的指導實際應用。

3 應用實例

某220 kV變電站在開展特高頻局部放電帶電檢測時發現1號主變310開關柜內存在放電信號，初步判斷310開關柜柜內存在局部放電缺陷，需開展停電查找故障原因。

3.1 超聲波和暫態地電壓檢測

在對310開關柜進行超聲波和暫態地電壓檢測時，其測量結果均滿足 《國網運檢部關于印發變電設備帶電檢測工作指導意見的通知 (運檢一〔2014〕108號)》的規定:超聲波檢測無典型放電波形或音響，且數值≤8 dB；暫態地電壓測試相對值≤20 dB。

3.2 特高頻局部放電檢測

在對310開關柜進行特高頻局部放電檢測時，高壓室內背景顯示正常，但在310開關柜后下柜門的玻璃視窗處檢測到典型的放電圖譜 (如圖1所示)，檢測到的最大放電強度達 57 dB，參考Q/GDW11059.2—2013《氣體絕緣金屬封閉開關設備局部放電帶電測試技術現場應用導則 第2部分特高頻法》，初步診斷分析為懸浮電位放電，經驗判斷為嚴重缺陷。

觀察開關柜內部結構，后下柜門玻璃視窗對應柜內設備有:電流互感器、帶電顯示傳感器及母線引下排等，故懷疑放電源可能為柜內電流互感器或帶電顯示傳感器。

圖1 310開關柜UHF放電圖譜

3.3 停電試驗檢查

3.3.1 外觀檢查

對310開關柜內的互感器、帶電顯示裝置、銅排等進行詳細檢查，未發現帶電顯示裝置和銅牌有異常及放電痕跡，但穿心互感器的等電位連接線與內壁粘接處均有不同程度的不平整、不光滑，有明顯毛刺。

將三相互感器拆下后，發現互感器內的等電位連接線直接用膠粘貼在TA內壁上，粘接處有部分翹起，運行過程中有可能產生懸浮電位。輕扯等電位連接線便可將粘接處扯開，并且發現其粘接面有大量的綠色粉末。

3.3.2 試驗診斷分析

在對310電流互感器進行外觀檢查之后，繼續對電流互感器開展了絕緣電阻和脈沖電流法局部放電試驗。310電流互感器整體絕緣電阻良好，通過脈沖法開展局部放電試驗，依據DL/T 417—2006《電力設備局部放電現場測量導則》三相電流互感器有兩相局部放電數據嚴重超標，局部放電試驗數據見表1。

表1 三相互感器脈沖電流法局部放電試驗數據

3.4 原因分析及處理

通過現場停電檢查，310開關柜中的電流互感器等電位連接線與內壁的連接不可靠，在運行時產生懸浮電位放電，是導致特高頻局部放電信號明顯的直接原因。通過停電局部放電試驗檢測，發現了A，C相電流互感器局部放電超標，如果繼續投運必將帶來嚴重隱患。為確保安全運行，更換了互感器及連接支排，處理后對互感器連同支排開展了耐壓試驗，并在升壓至運行電壓后進行了超聲波、暫態地電壓和特高頻局部放電檢測，結果顯示正常。

4 結論

1)特高頻、超聲波、暫態地電壓法都可應用在高壓開關柜帶電檢測工作，但特高頻法更能有效檢測開關柜中絕緣缺陷類局部放電信號。

2)特高頻局部放電檢測具有較高的靈敏度和抗干擾能力，尤其對絕緣類放電缺陷檢測比較靈敏，在開關柜帶電檢測應用具有較好效果。

3)由于特高頻局部放電檢測相關標準、規程不全面，并且檢測裝備價格相對較高，現場全面推廣應用存在一定困難，需要在后續工作中不斷總結研究，提升該項技術的深入應用。

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〔5〕邵先軍，何文林，劉石，等.電力設備局部放電特高頻電磁波數值計算技術研究 〔J〕.西安交通大學學報，2016，50(12):24-31

〔6〕李俊達.淺談開關柜局放檢測的方法 〔J〕.電力系統，2011，10(6):45-47.

〔7〕陳欽柱，姚冬，劉財明，等.聲電聯合技術開關柜局放帶電測試 〔J〕.云南電力技術，2013，41(3):103-104.

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