35 kV高壓開關(guān)柜的局部放電檢測技術(shù)要點
摘要：科技在迅猛發(fā)展，社會在不斷進步，35kV高壓開關(guān)柜位于變壓器的低壓側(cè)，連接變壓器和負(fù)載用戶，可以控制和保護電氣設(shè)備。但是，由于目前的設(shè)計和控制問題，35kV高壓開關(guān)柜仍然存在絕緣等級不足的問題，某些設(shè)備的保護等級不能滿足用戶的要求。35kV高壓開關(guān)柜的帶電檢測可以有效檢測設(shè)備的局部放電，為電力系統(tǒng)的安全運行做出貢獻。因此，必須認(rèn)真研究用于檢測35kV高壓開關(guān)柜的局部放電的技術(shù)，以便有效地促進35kV高壓開關(guān)柜的穩(wěn)定運行。
關(guān)鍵詞：35kV；高壓開關(guān)柜；局部放電；檢測技術(shù)
引言
高壓開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)輸配電的重要電氣設(shè)備，主要由隔離開關(guān)、斷路器、互感器及保護裝置等部件組成。開關(guān)柜的安全運行直接影響電網(wǎng)供電可靠性。在實際運行中，由于絕緣下降所引起的擊穿、閃絡(luò)等絕緣故障，連接部位接觸不良等引起的過熱均會對設(shè)備造成一定的隱患，此類缺陷所引起的故障約占40%。因此，對開關(guān)柜定期進行帶電測試不僅可以檢測出存在的缺陷，并及時消除，一定程度上也提高了供電可靠性。
1高壓開關(guān)柜主要缺陷及放電類型
雜物入侵和絕緣不足等都會導(dǎo)致高壓開關(guān)柜難以保持其最佳的運轉(zhuǎn)條件，使得柜內(nèi)CT絕緣擊穿、絕緣材料開裂、瓷瓶套管爆炸以及絕緣擊穿等故障頻發(fā)。當(dāng)下高壓開關(guān)柜各種故障的發(fā)生原因主要包含了以下幾種。一是爬距和空氣間隙不夠。高壓開關(guān)柜絕緣損壞事故發(fā)生較為頻繁，而爬距和空氣間隙不夠是此類故障的主要原因。對手車柜而言，為了盡可能縮小柜體尺寸，人們往往會通過減小柜內(nèi)斷路器的方式，這種方式下完全隔離插頭相間或者對地距離，但卻并未采取有效的措施來保障絕緣強度的合理性。二是生產(chǎn)安裝質(zhì)量問題和工藝使用不當(dāng)。高壓開關(guān)柜的安全運營在很大程度上與安裝質(zhì)量和工藝應(yīng)用相關(guān)，當(dāng)存在安裝不當(dāng)和工藝不佳的情況下，開關(guān)柜的耐壓水平不足，雖然其中的部分配件可以達到耐壓標(biāo)準(zhǔn)，但是對開關(guān)柜整體的耐壓性卻不夠。三是搭接處接觸不良。在搭接部位接觸不良時，接觸電阻的增高引起了異常發(fā)熱的問題，這一異常情況在嚴(yán)重的情況下將會對連接處的相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生破壞，引起設(shè)備燒毀或者斷路故障。
2 35kV高壓開關(guān)柜的局部放電檢測技術(shù)要點
2.1特高壓檢測方法
特高壓檢測方法使用特高壓傳感器設(shè)備檢測由局部放電產(chǎn)生的特高壓電磁波信號，并獲取諸如局部信號的幅值和相位之類的信息。35kV高壓開關(guān)柜是封閉的金屬設(shè)備。特高壓信號只能通過機柜中的檢測孔或狹縫傳輸。特高壓信號只能通過將外部傳感器放在機殼孔隙口中來檢測。與超聲檢測相比，特高壓檢測方法具有更好的抗干擾能力。可以根據(jù)波形的特性來確定缺陷的類型，并且可以通過測量電磁波的時間差來精確地確定放電的位置。它可以有效消除35kV高壓開關(guān)柜及其周圍區(qū)域的局部放電，并區(qū)分放電類型。
2.2特高頻局放檢測
局部放電發(fā)生過程中，會激發(fā)導(dǎo)體周圍的電荷迅速轉(zhuǎn)移。當(dāng)電荷量足夠大時，產(chǎn)生放電脈沖，持續(xù)時間極短，同時產(chǎn)生多種頻率的電磁波，頻率上限可達數(shù)GHz。由于電氣設(shè)備周圍存在大量的電磁波干擾信號，為了提高局部放電檢測的準(zhǔn)確性，將干擾信號過濾，特高頻法的頻段設(shè)置在0．3～3GHz，對局部放電產(chǎn)生的電磁波信號進行檢測。頻率在0．3～3GHz的電磁波信號在均勻介質(zhì)中以勻速傳播，根據(jù)最小光程差原理，電磁波信號到達不同測試點的時間有一定的差別，利用不同測試點的時延可以實現(xiàn)局部放電的定位。
2.3超聲波檢測法
在高壓開關(guān)柜的運行過程中，局部放電現(xiàn)象伴隨著電荷的不間斷釋放和傳輸，因此基于局部放電現(xiàn)象的發(fā)生，在放電局部電場中的應(yīng)力、機械應(yīng)力以及粒子力等都面臨著失衡問題，最終引發(fā)了極端的振蕩變化。機械應(yīng)力和粒子力的振蕩在引起放電部位局部介質(zhì)振動的同時，也同步產(chǎn)生了聲波信號。超聲波檢測法在局部放電現(xiàn)象檢測時，通過專業(yè)檢測儀器對這些聲波信號的檢測，可以快速獲得局部超聲信號的相關(guān)信息，檢測效率相對較高。超聲波檢測法開展局部放電現(xiàn)象的檢測時，相關(guān)傳感器和電力設(shè)備所產(chǎn)生的電氣回路之間基本上不會存在緊密的聯(lián)系，檢測結(jié)果受到的電氣干擾相對較小。此外，超聲波檢測時的機械振動和外界噪聲等均會對檢測結(jié)果產(chǎn)生一定干擾。
2.4檢測系統(tǒng)
（1）示波器TDS3034C：具有4通道測量功能，并可以提供300MHz帶寬，采樣速率為每秒2.5×106點。通道輸入阻抗有兩個檔位：分別為50Ω和100Ω可選擇，檢測要求連接探頭和示波器的同軸電纜的長度和特性阻抗相同，并且每個通道的水平和垂直坐標(biāo)必須相同。（2）便攜式開關(guān)柜UTP1的局部放電檢測器：由英國AE公司生產(chǎn)，該設(shè)備使用非接觸式檢測方法，具有超聲波檢測和暫態(tài)地電波檢測兩種模式。超聲波傳感器使用內(nèi)置非接觸傳感器，該傳感器在檢測儀上以分貝（dB）顯示，并具有聲音輸出功能?？梢允褂檬静ㄆ鞣治鰰r域信號特征，也可以使用頻譜分析儀分析頻域信號特征。（3）超高頻傳感器M600：采用電容耦合原理來接收超高頻電磁波信號，具有兩個輸出端口，即RO輸出端口和HO輸出端口。經(jīng)過一系列檢波處理后的信號由RO端輸出，信號處于毫秒級，可檢測放電類型；HO端口輸出原始的PD局部放電信號，屬于納秒級可檢測原始放電波形或使用時差法進行定位。
2.5精確定位
使用PDS-G1500型變電站局部放電檢測與定位系統(tǒng)對35kV電容器XI387開關(guān)柜局放信號進行定位。PDS-G1500型變電站局部放電檢測與定位系統(tǒng)，用于帶電檢測變電站開關(guān)設(shè)備的內(nèi)部絕緣缺陷。該系統(tǒng)基于聲電聯(lián)合檢測方法，利用高速數(shù)字存儲示波器記錄和分析設(shè)備的局部放電信號，系統(tǒng)可以比較分析超高頻、超聲波和高頻電流信號不同頻段的信息，有效分辨局放信號和外部干擾信號。系統(tǒng)以超高頻檢測為主，支持變電站設(shè)備的各種內(nèi)置和外置的超高頻傳感器，可在運行狀態(tài)下對待測設(shè)備進行局部放電測試及診斷分析，并根據(jù)信號的傳播時延和強度，精確定位和判定缺陷類型，評價缺陷的危害程度，以便了解和掌握設(shè)備的運行狀況，避免重大絕緣事故的發(fā)生，這也是較T90的優(yōu)勢所在。
結(jié)語
將圖像采集技術(shù)與傳感器檢測技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)開關(guān)柜高壓開關(guān)柜的局部放電檢測，大大提高了檢測的精度。無需工作人員在場，便可實現(xiàn)實時遠程檢測，電力工作人員只需通過軟件分析的數(shù)據(jù)即可獲取現(xiàn)場檢測情況，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析調(diào)整檢測措施，大大提高了檢測工作的安全性。比起傳統(tǒng)方案，本方案節(jié)省了高壓開關(guān)柜的維修費，減少了設(shè)備突發(fā)事故發(fā)生率，提高了開關(guān)柜的整體工作性能穩(wěn)定性，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益，也為下一步高壓放電的檢測技術(shù)提供一定的參考價值。
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