一起35kV開關柜沿面放電缺陷分析

2021-12-16 23:54:27周迅錢昊魏澤民

河南科技 2021年18期

周迅錢昊魏澤民

摘要：近年來，電網建設發展迅猛，電力企業的供電可靠性也隨之提高，很少出現停電、限電的情況。其中，配電網作為直接連接電力用戶的供電系統，在提高供電可靠性方面同樣功不可沒。本文簡要介紹了配電網中最重要的電力設備——開關柜的局部放電帶電檢測方法，分析了一起35 kV開關柜沿面放電缺陷的產生原因和處置過程，并且最終送電后，缺陷消除，一切正常，從而成功避免了事故的發生，提高了供電可靠性。

關鍵詞：開關柜;帶電檢測;沿面放電

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）18-0032-03

Abstract： In recent years， the construction of power grids has developed rapidly， and the reliability of power supply of electric power companies has also improved， and power outages and curtailments have rarely occurred. Among them， the distribution network， as a power supply system that directly connects power users， also plays an important role in improving the reliability of power supply. This paper briefly introduced the most important power equipment in the distribution network-the partial discharge detection method of the switchgear， analyzed the cause and disposal process of a 35 kV switchgear surface discharge defect， and after the final power was transmitted， the defect was eliminated and everything is normal. Thus， accidents have been successfully avoided and the reliability of power supply has been improved.

Keywords： switch cabinet;live detection;creeping discharge

1 開關柜帶電檢測

為了提高供電可靠性，減少設備停電的時間，帶電檢測電力設備的方法應運而生。帶電檢測，顧名思義就是在電力設備運行狀態下，對其狀態進行評估，判斷其健康狀況，并給出合理的處理措施[1]。其中，開關柜帶電檢測的方法主要有紅外測溫法、暫態地電壓法（Transient Earth Voltage，TEV）、超聲波檢測法（Acoustic Emission，AE）和特高頻檢測法（Ultra High Frequency，UHF）等[2]。

當運行的開關柜內部出現故障，產生局部放電時，通常伴隨著聲、磁、熱效應。不同的開關柜帶電檢測方法是通過檢測不同的伴隨效應來判斷內部是否發生故障的。紅外測溫法是通過紅外熱成像的方法，檢測開關柜的柜面溫度是否存在異常、是否高于同條件的正常運行開關柜，從而來判斷是否存在內部故障[3]。通常情況下，如果柜內發生局部放電，產生的熱量傳遞到柜體表面引起溫度變化時，故障已然相當嚴重了。暫態地電壓法是通過專用的傳感器檢測局部放電時產生在柜體表面的地電波，從而判斷開關柜內部是否發生故障。超聲波檢測法則是通過檢測局部放電時產生的機械聲波進行開關柜內部故障判斷的[4]。特高頻檢測法通過特高頻傳感器檢測開關柜內部發生局部放電時產生的特高頻電磁波，以判斷是否發生內部故障[5]。

2 開關柜帶電檢測流程

2.1 儀器準備

采用上海華乘科技公司PDS-T90儀器開展帶電檢測。

儀器檢查：檢查各配件是否齊全（包括主機、信號調理器、特高頻傳感器、超聲波傳感器、耳機、傳輸線等），以及主機開機電量是否充足。

儀器工況檢查：檢查主機和信號調理器的連接是否正常，主機各功能是否正常，界面切換是否正常。

儀器自檢：主機各功能正常后，對儀器進行自檢，待自檢正常后，進入對應的檢測模式。

背景噪聲檢測：在進行背景噪聲檢測之前，要排除干擾源，例如，關閉風機、關閉水銀燈、避免現場人員走動等。待干擾源排除之后，手持傳感器，背對開關柜，間隔0.5 m左右，測量環境背景噪聲，并保存圖譜。

2.2 開始檢測

準備工作完成后，開始對待測設備進行檢測。采用非接觸式超聲波傳感器進行檢測，選取開關柜的柜門縫隙處、散熱口處和觀察窗縫隙處等位置進行檢測。檢測點要分布在開關柜前柜門中部和下部，后柜門的上部、中部和下部等。對于兩端的開關柜，還需要測量側面的散熱孔位置。如果檢測到明顯大于背景噪聲的異常信號，可以向四周移動傳感器，尋找信號幅值最大的點。此外，通過調節增益等級和降噪等級等參數，使異常信號最大點的相位圖和波形圖能清晰完整地顯示，保存信號最大點處相應的幅值圖譜、相位圖譜和波形圖譜。開關柜帶電檢測流程如圖1所示。

2.3 異常分析流程

將檢測到的異常信號、背景噪聲信號與相同條件開關柜的相同位置處信號進行對比，有條件的還需要與檢測開關柜的歷史數據進行對比。判斷信號是來自于設備內部，并且異于其他正常運行設備。

根據檢測和保存的相應圖譜，分析異常信號的頻率成分、波形圖等信息，對照四種局部放電信號（電暈放電、懸浮放電、沿面放電、氣隙放電）對應的典型圖譜，初步判斷信號的放電類型[6]。

將所保存的信號圖譜從儀器導出，生成報告，按照所處開關柜的設備編號進行命名（例如，10 kV某開關柜后柜、左上），并對信號進行異常分析，完成分析報告，如圖2所示。

3 某35 kV開關柜沿面放電缺陷分析

2021年3月27日，對某110 kV變電站內35 kV開關柜進行超聲波檢測，在3574麻鹿開關柜發現異常信號。利用超聲波檢測，在開關柜后右側下部散熱孔處檢測到最大值，根據圖譜判斷此處柜內存在沿面放電現象，最大幅值約27 dB;特高頻檢測未發現異常信號，判斷信號來自A相電纜附近。因測值大于15 dB，建議盡快停電進行檢查處理，消除安全隱患。

3.1 超聲波檢測

超聲波檢測結果如圖3所示。

從圖3可知，超聲波圖譜具有局部放電特征，放電信號在正負半周均會出現，并且波形較寬，具有一定的對稱性。根據波形圖譜和相位圖譜判斷放電類型為沿面放電，最大幅值約27 dB。圖4為超聲波檢測到異常信號的設備位置，后柜右下部位。

3.2 特高頻檢測

特高頻PRPS&PRPD圖譜見圖5。從圖5可知，3574麻鹿開關柜特高頻無相位相關性，雜散分布，幅值較小，特高頻檢測無異常。

綜合以上數據分析：開關柜內部存在沿面放電，局放源定位于開關柜電纜倉內A相附近。

2021年4月29日，××市供電公司對35 kV 3574麻鹿開關柜進行停電檢修，在柜后下部電纜倉內A、B、C三相電纜與柜內一角鋼接觸位置均發現有很明顯的放電痕跡，現場照片如圖6所示。

現場將三相電纜的出線部分噴涂絕緣材料做強化絕緣，并使用絕緣熱縮套對電纜進一步做絕緣保護。恢復送電后再次進行超聲波檢測，結果顯示無異常，放電現象消失。

4 結語

本文簡單介紹了開關柜帶電檢測的技術手段和異常診斷、分析流程，并利用超聲波帶電檢測方法發現一起35 kV開關柜沿面放電缺陷，最終停電拆解后驗證判斷正確，成功避免了一起開關柜事故發生，提高了電網運行的安全性和可靠性，降低了用戶停電的風險。

參考文獻：

[1]倪鶴立，姚維強.電力設備局部放電技術標準現狀述評[J].高壓電器，2021（6）：16.