開關柜潛在放電性故障快速診斷系統的開發與應用

董建玲 郭永凱 滑勉 林選 李昊陽

摘要

對于高壓開關拒局部放電綜合診斷，一般是去發現主要的四種放電現象，即電暈放電現象、懸浮電位放電現象、沿面放電現象以及內部放電現象，采用的方法主要有TEV地電波檢測技術、AE/AA超聲波檢測技術、UHF特高頻檢測技術，在檢測過程中，因現場環境的不同及各種干擾，采用單一的檢測方法并不能全面、客觀、真實的反映設備的運行狀況。基于此，綜合運用不同檢測方法，通過相關軟件對測試數據進行專業分析的方法來開展高壓開關柜局部放電綜合診斷工作，更能有效反映高壓開關柜潛在放電性故障及內部絕緣劣化的問題，呼之欲出一款局放神器一基于多信號同步處理技術的開關拒局放智能診斷儀。

【關鍵詞】開關拒 局放診斷

1 開發背景

（1）開關柜一作為接受與分配電能之用，是向配網/用戶供電的直接設備，是配電網中重要的電力設備，當高壓開關柜發生故障后會造成嚴重后果，比如像開關柜內設備因絕緣劣化而導致的開關柜爆炸、引發火災等事故，從而造成重大經濟損失，影響電網的可靠供電性。

（2）高壓開關柜在日常的運行中出現的故障究其原因多與絕緣性、導電性和機械方面有關。據某省電網對開關柜設備故障的統計結果發現絕緣與載流故障比率約占60%以上，而絕緣與載流故障都與放電現象密切有關，根據實際運行經驗，發生故障前在事故潛伏期內應該都可能有放電現象產生，局部放電既是征兆也是導致絕緣劣化、發生絕緣故障的主要原因。酉己網開關柜依靠以往的巡視、試驗和檢測技術，往往難以達到及時掌握設備缺陷的要求。傳統的停電預防性試驗主要是依靠耐壓試驗等進行絕緣性能檢查，由于高壓開關柜預防性試驗周期的時間間隔較長，一般為1～3年，很難發現在兩次預防性試驗時間間隔之間發展的絕緣缺陷，這都容易造成絕緣不良事故;在帶電檢測方面，采用較多的非接觸檢測方法，如紅外等技術，對于變壓器、避雷器等敞開式設備的檢測效果非常好，但對于開關柜這種封閉式設備，因為有外殼屏蔽，效果不太理想。因此，局放檢測就成為了我們對高壓開關柜設備絕緣狀況監測的重要技術手段。

高壓開關柜內部結構錯綜復雜，各類設備交錯不一，產生局放的原因多種多樣，主要表現有：絕緣部件內部存在雜質或氣泡、一次元件積污、受潮、絕緣尺寸或安裝的絕緣間隙不夠、導體接觸不良、電纜頭制作不合格、絕緣子開裂等等。

（3）開關柜目前檢測技術及表現。

1.開關柜暫態地電壓TEV檢測、超聲波檢測AE/AA檢測、特高頻UHF檢測;

2.三項檢測技術相對獨立，不可同步完成，工作步驟復雜、耗時長;

3.現局放檢測工作表現為：檢測步驟一繁，問題查找-難。

2 開發項目概況

基于前述背景情況及現行檢測技術手段的應用表現，一款能夠做到綜合施效的開關柜局放智能診斷儀也就應運而生。

2.1 項目簡介

開關柜潛在放電性故障快速診斷系統具備帶電檢測和停電檢測兩大模式，由數據采集處理、智能升壓、APP測控智能診斷終端三大模塊構成，具備暫態地電壓TEV、超聲波檢測AE、特高頻UHF三種信號“3×N”多柜同步檢測功能;可自動升降壓完成交流耐壓及局部放電起始、熄滅電壓測試;采用三種放電信號的同時域特征分析方法，智能診斷放電性質;帶電檢測、放電診斷、智能升壓操作可通過APP一鍵完成，省時省力、輕便快捷。

（1）創新點為，一是采用無線WFI技術，實現局放、耐壓試驗遠程操作;二是首次提出和應用三種局放信號同步采集、同時域處理;三是首次在局放帶電檢測檢測中引入起始、熄滅電壓輔助診斷方法;四是實現智能升降壓操作，可以通過設定電壓或局放量，自動升降壓操作或斷電（目前不接地系統中，開關柜的保護比較單一，主要就是過電流保護，這種保護都是事故后的自動切斷，因為保護范圍的影響，對于開關柜本身故障的靈敏度比較差;局放量保護，可設定多段限值，對應報警、跳閘等反應動作，有利于事前預防、檢查，一定程度上可以彌補開關柜母差保護的空白）;五是首次應用三種局放信號同時域特征圖譜分析及診斷方法。

（2）安全性上，無線非接觸完成檢測及升壓，人員均可遠離帶電體，人員安全有保證;智能升壓模塊操控調壓器具備告警、自動降壓、自動斷電等保護功能，技術防護功能強;智能升壓模塊可根據局放信號智能升降壓，試驗電壓低于設備絕緣水平，避免對設備絕緣造成損傷，設備安全有保障。

（3）遠程無線對多面開關柜同步完成局放檢測，節省工作時間;綜合三種信號智能診斷放電類型，避免人為主觀判斷誤差，確保設備“零缺陷”運行，體現了很好的經濟性。

（4）遠程無線帶電檢測模塊適用于所有型號開關柜、配電柜及環網柜等帶電檢測工作;無線控制調壓器模塊可對所有型號調壓器進行改裝，體現了很好的實用性和可推廣性。

（5）有力解決了常規工作中的痛點：常規檢測步驟繁瑣、耗時長，由人為主觀判斷放電類型，誤差大，調壓工作由人員人工操作，無法完成精細化調壓。

2.2 項目應用及推廣前景

對國網臨汾供電公司所轄變電站的開關柜進行應用，對判斷局放異常的開關柜進行跟進檢修，對發現問題及判斷準確驗證率達92%以上，可以做到“抓得到，抓得準”。如圖1、圖2所示。

3 結束語

電力的可靠供應在國民經濟生活中舉足輕重，開關柜作為電力系統中不可或缺的重要設備，保障它的安全穩定運行有著重要意義，用最新的智能化設備去預防性的給它做“體檢”，力求在成為問題之前去發現問題，消除缺陷、排除隱患，上述開關柜局放檢測系統適用面廣，實用性強，功能強大，簡單便捷，可謂局放神器。

參考文獻

[1]潘嘉濤.開關柜潛在放電性故障快速診斷設備系統開發應用[J].科技資訊，2014（04）.