一起10kV封閉式開關(guān)柜帶電檢測(cè)超聲波信號(hào)異常分析及驗(yàn)證處理

黃勇

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電網(wǎng)運(yùn)行可靠性要求越來越高，35kV及以下高壓開關(guān)柜的安全可靠運(yùn)行直接影響用戶安全用電，而其例行檢修周期一般為4到7年，在長期運(yùn)行條件下，由于局部放電很可能造成設(shè)備局部老化、絕緣層破壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備爆炸，所以開展高壓開關(guān)柜超聲波局部放電帶電檢測(cè)具有重要意義。本文通過對(duì)一起10kV開關(guān)柜帶電檢測(cè)超聲波異常信號(hào)的分析及驗(yàn)證處理來學(xué)習(xí)提高超聲波在開關(guān)柜局放帶電檢測(cè)中的應(yīng)用水平。

【關(guān)鍵詞】開關(guān)柜;超聲波;帶電檢測(cè)

1.引言

封閉式高壓開關(guān)柜內(nèi)部的固體絕緣介質(zhì)難免會(huì)存在一定的缺陷，比如固體介質(zhì)當(dāng)中的氣隙，表面附著污物或水膜等形成局部放電，還有導(dǎo)體存在毛刺導(dǎo)致電場(chǎng)分布的不均勻而形成尖端放電，這些放電不會(huì)第一時(shí)間形成貫穿性的通道，但是長期的局部放電，會(huì)造成絕緣的逐步劣化，導(dǎo)致設(shè)備使用壽命大大縮短，在一定條件下，還會(huì)使得整個(gè)絕緣擊穿或者是沿面閃絡(luò)。局部放電過程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生：光、熱、氣味、電磁波、聲波等，而聲波信號(hào)會(huì)通過空氣為媒介沿著開關(guān)柜的縫隙傳出柜外，我們采用的開關(guān)柜超聲波帶電檢測(cè)技術(shù)就是通過非接觸式傳感器收集20K-80KHZ頻段的超聲信號(hào)來判斷是否存在局部放電現(xiàn)象。

2.案例分析

2.1異常點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況

2019年06月20日，天氣晴，室外39℃，室內(nèi)環(huán)境溫度24℃（內(nèi)有空調(diào)），環(huán)境相對(duì)濕度37%。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員在對(duì)220kV某變電站10kV開關(guān)柜進(jìn)行局部放電帶電檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)10kV分段電流互感器柜下部散熱孔處存在異常超聲波信號(hào)，缺陷柜體及測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示：

異常超聲波信號(hào)存在范圍很小，在測(cè)點(diǎn)1附近散熱孔縫隙范圍內(nèi)信號(hào)較大，如圖2所示，周期最大值19dBmV（空氣背景為-10dBmV），反復(fù)檢測(cè)異常超聲信號(hào)依然存在，且頻率成分2（100Hz）遠(yuǎn)大于頻率成分1（50Hz）（即一個(gè)周期出現(xiàn)兩簇信號(hào)），即存在100Hz頻率相關(guān)性。對(duì)該后柜暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)，最大值27dBmV（背景26dBmV）。

綜合分析，10kV分段924電流互感器柜測(cè)點(diǎn)1附近內(nèi)部存在振動(dòng)缺陷或懸浮類局部放電現(xiàn)象，但測(cè)試時(shí)10kV分段924斷路器、9242隔離開關(guān)熱備用，所以10kV分段924電流互感器柜內(nèi)母排應(yīng)只有電壓而沒有電流流過，所以振動(dòng)缺陷的可能性較小，初步判斷為懸浮類局部放電。

2.2其他測(cè)點(diǎn)超聲波測(cè)試情況

對(duì)圖1中10kV分段924電流互感器柜共計(jì)選擇了5個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行超聲波測(cè)試，同時(shí)對(duì)鄰近設(shè)備4號(hào)主變10kV電流互感器柜及10kV分段9242引流排柜進(jìn)行了超聲波測(cè)試進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，如圖3所示均為相似圖譜，均未測(cè)到超聲波信號(hào)，可以確定測(cè)點(diǎn)1所測(cè)到的超聲異常信號(hào)就是該處所發(fā)出的信號(hào)。

2.3跟蹤檢測(cè)

2019年7月3日，對(duì)該變電站10kV分段電流互感器柜進(jìn)行了跟蹤檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖6（超聲圖譜）、7（特高頻圖譜）所示：

超聲信號(hào)幅值較上一次有較大增長（19db增加到24dB），說明缺陷在進(jìn)一步發(fā)展。從圖7中可以看出10kV924CT柜存在異常特高頻信號(hào)，且幅值達(dá)63dB，在6月20日發(fā)現(xiàn)該缺陷時(shí)并不存在特高頻信號(hào)，所以也可以判斷該柜內(nèi)存在嚴(yán)重的局部放電缺陷并在持續(xù)加劇，從UHF圖譜可以初步診斷為懸浮類放電。

2.4停電檢查

2.4.1診斷性試驗(yàn)

停電進(jìn)行外觀、絕緣電阻及交流耐壓試驗(yàn)檢查，外觀及絕緣電阻無異常，B相交流耐壓試驗(yàn)時(shí)電壓升至10kV左右時(shí)出現(xiàn)明顯的斷續(xù)性的“嗞、嗞”聲音，而A、C相耐壓試驗(yàn)無異常，故判斷B相可能存在局部放電，由于母排沒有電流，所以排除緊固螺絲松動(dòng)至母排振動(dòng)，可能是穿芯電流互感器內(nèi)屏蔽線由于接觸不良、脫落或內(nèi)屏蔽線與母線連接排絕緣護(hù)套多點(diǎn)連接至局部放電。將內(nèi)屏蔽線拉出，可以看見B相內(nèi)屏蔽線邊緣已發(fā)毛，部分銅線已斷，且屏蔽線表面已染上B相絕緣護(hù)套顏色，應(yīng)該是屏蔽線長期接觸絕緣護(hù)套所致，如下圖所示：

2.4.2解體檢查

將10kV分段924電流互感器從柜內(nèi)拆除到柜外進(jìn)行檢查，如下圖所示：

從圖9中可以看出A、C相電流互感器內(nèi)壁光滑無異常，這點(diǎn)和交流耐壓試驗(yàn)得出的結(jié)果一致，圖10中可以看出，B相互感器上半部內(nèi)屏蔽的連接線焊接不良脫落，這樣導(dǎo)致上半部內(nèi)屏蔽與母排不相連出現(xiàn)不等電位差從而出現(xiàn)懸浮類放電，B相互感器內(nèi)壁出現(xiàn)多處放電痕跡，造成放電可能性有兩點(diǎn)，一是內(nèi)屏蔽線脫落造成懸浮放電，二是內(nèi)屏蔽引線與互感器內(nèi)壁挨在一起造成多點(diǎn)連接而至局部放電。由于B相互感器長期運(yùn)行在局部放電情況下，內(nèi)壁已出現(xiàn)大面積的放電灼傷，所以對(duì)該相互感器進(jìn)行更換。

2.4.3更換后進(jìn)行超聲波、特高頻局部放電帶電檢測(cè)試驗(yàn)未見異常信號(hào)，缺陷消除。

3.結(jié)論

局部放電帶電檢測(cè)與傳統(tǒng)的停電例行試驗(yàn)相較具有投資小、見效快的特點(diǎn)，有效減少停電時(shí)間，節(jié)約檢修費(fèi)用，提高設(shè)備利用率，提高了供電可靠性。高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅可以盡早的發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)部的絕緣缺陷，還可以跟蹤試驗(yàn)，隨時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為設(shè)備狀態(tài)檢修提供數(shù)據(jù)的支持，有效防止事故的發(fā)生，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用需要有現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)與試驗(yàn)原理為基礎(chǔ)，要加大開關(guān)柜局部放電檢測(cè)的設(shè)備量，通過大量的數(shù)據(jù)積累和分析，以及測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合其它檢測(cè)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)加強(qiáng)分析，提高開關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)的應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)：

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[2]國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院編《開關(guān)柜暫態(tài)地電壓與超聲波局部放電檢測(cè)》

[3]《防止開關(guān)類事故反措條文注釋》12.4.1.10

（作者單位：國網(wǎng)攀枝花供電公司）