高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)研究應(yīng)用(修改20130925)

高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)研究應(yīng)用胡海敏國(guó)網(wǎng)上海市電力公司市區(qū)供電公司一、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)概述二、開(kāi)關(guān)柜的主要缺陷三、局部放電理論四、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)的重要性五、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)六、開(kāi)關(guān)柜局放缺陷模擬及特性研究七、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)設(shè)備介紹八、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及關(guān)鍵技術(shù)九、案例一、概述高壓開(kāi)關(guān)柜是使用極廣、數(shù)量最多的開(kāi)關(guān)設(shè)備。電站數(shù)量主網(wǎng)設(shè)備35kV及以上變電站10512135kV變電開(kāi)關(guān)站16配網(wǎng)設(shè)備10kV戶外站2898517310kV路燈站4010kV配電環(huán)網(wǎng)站142410kV配電開(kāi)關(guān)站811開(kāi)關(guān)柜數(shù)量主網(wǎng)設(shè)備35kV開(kāi)關(guān)柜241352910kV開(kāi)關(guān)柜3288配網(wǎng)設(shè)備10kV環(huán)網(wǎng)柜142872432810kV開(kāi)關(guān)柜10041開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性具有重大影響。局部放電檢測(cè)是反映開(kāi)關(guān)柜絕緣狀況的有效手段高壓開(kāi)關(guān)柜的局放檢測(cè)與故障診斷，是開(kāi)關(guān)柜類(lèi)設(shè)備實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的重要狀態(tài)信息量，是保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。一、概述高壓開(kāi)關(guān)柜由于在設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行維護(hù)方面存在著不同程度的問(wèn)題，因而事故率比較高。同時(shí)因污穢、絕緣薄弱、小動(dòng)物侵入等原因常引發(fā)事故。開(kāi)關(guān)柜絕緣事故原因分析主要有以下方面：1、爬距及空氣間隙不夠2、制造裝配質(zhì)量及工藝不良3、接點(diǎn)容量不足或接觸不良4、環(huán)境條件影響二、開(kāi)關(guān)柜的主要缺陷三、局部放電局放概念：在開(kāi)關(guān)柜絕緣系統(tǒng)中，各部位的電場(chǎng)強(qiáng)度存在差異，某個(gè)區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度一旦達(dá)到其擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，該區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)放電現(xiàn)象，不過(guò)施加電壓的兩個(gè)導(dǎo)體之間并未貫穿整個(gè)放電過(guò)程，即放電未擊穿絕緣系統(tǒng)，這種現(xiàn)象即為局部放電。內(nèi)部放電懸浮放電電暈放電表面放電三、局部放電※不同類(lèi)型的局部放電的特征不一樣※同一類(lèi)型的局放在不同絕緣介質(zhì)中放電特征不一樣三、局部放電局部放電對(duì)絕緣產(chǎn)生的破壞作用可歸納為以下形式：1、帶電質(zhì)點(diǎn)的轟擊2、熱效應(yīng)3、化學(xué)生成物4、輻射效應(yīng)5、機(jī)械力的效應(yīng)四、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)的重要性絕緣劣化、缺陷是破壞性的，會(huì)引起高壓電氣設(shè)備的損壞絕緣系統(tǒng)故障很難在例行維護(hù)中被發(fā)現(xiàn)；意義：確定局部放電現(xiàn)象是否存在；避免供電損失；對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估；實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修，達(dá)到設(shè)備運(yùn)行安全可靠、檢修成本合理的目的；提高供電可靠性。五、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)局部放電的能量形式電（TEV、UHF、HFCT傳感器）光（某些特定位置放電能夠通過(guò)觀察窗看到）熱（紅外，由于開(kāi)關(guān)柜的全封閉結(jié)構(gòu)，檢測(cè)效果有限）聲（超聲傳感器）氣體（臭氧等，能夠嗅到）五、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)目前采用的開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)直接法：視在放電量GB/T7354-2003局部放電測(cè)量DL/T417-2006電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)則IEC60270-2000高壓測(cè)試

間接法：TEV、超聲波、超高頻、聲電聯(lián)合檢測(cè)五、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)暫態(tài)地電壓(波)TransientEarthVoltage（TEV）五、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)暫態(tài)地電壓（地電波、TEV）3~100MHz

波導(dǎo)壁開(kāi)縫激發(fā)磁場(chǎng)電容耦合式TEV傳感器五、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)超聲波（AE、Ultrasonic）>20kHz接觸式（壓電式）超聲波傳感器(AE)：貼在電力設(shè)備表面，檢測(cè)局放產(chǎn)生的超聲波信號(hào)在電力設(shè)備表面金屬板中傳播所感應(yīng)的振動(dòng)現(xiàn)象，開(kāi)放式（敞開(kāi)式）超聲波傳感器(Ultrasonic)：檢測(cè)放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)在空氣中傳播時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象五、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)12345671、防護(hù)網(wǎng)；2、外殼；3、推向錐、4、阻尼匹配金屬圓片；5、壓電陶瓷晶片；6、固定座、7、電極圖:開(kāi)放式超聲傳感器結(jié)構(gòu)圖五、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)超聲波外差技術(shù)五、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)特高頻（UHF）0.3-3GHzUHF法的基本原理是通過(guò)UHF傳感器對(duì)電力設(shè)備局放產(chǎn)生的超高頻（0.3-3GHz）信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而判斷設(shè)備局部放電狀況，實(shí)現(xiàn)絕緣狀態(tài)的判斷，而由于現(xiàn)場(chǎng)干擾主要集中于0.3GHz頻段以下，因此UHF法能有效的避開(kāi)干擾信號(hào)，具有較高的靈敏度和搞干擾能力，可實(shí)現(xiàn)局放帶電檢測(cè)、定位、故障類(lèi)型判斷等優(yōu)點(diǎn)。綜合檢測(cè)技術(shù)無(wú)論哪種檢測(cè)方法均有一定的局限性，無(wú)法將開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)客觀、全面、真實(shí)的反映出來(lái)，還會(huì)出現(xiàn)誤判的可能。由于放電類(lèi)型能量的釋放形式不同、各種檢測(cè)方法的實(shí)用性與靈敏度也存在差異，所以在對(duì)開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)過(guò)程中，要將上述檢測(cè)手段綜合應(yīng)用。五、開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)技術(shù)六、局放缺陷模擬及特性研究六、局放缺陷模擬及特性研究

針尖模型懸浮電極

金屬微粒絕緣氣隙六、局放缺陷模擬及特性研究

針尖

局放儀信號(hào)示波器TEV示波器UHF示波器超聲六、局放缺陷模擬及特性研究

懸浮

局放儀信號(hào)示波器TEV示波器UHF示波器超聲六、局放缺陷模擬及特性研究

顆粒

局放儀信號(hào)示波器TEV示波器UHF示波器超聲六、局放缺陷模擬及特性研究

絕緣

局放儀信號(hào)示波器TEV示波器UHF示波器超聲六、局放缺陷模擬及特性研究

缺陷模型針尖放電懸浮放電微粒放電氣隙放電放電電壓5kV3.5kV5kV2kV放電量50～65pC280～320pC12～25pC55～300pC穩(wěn)定性較好好一般較好TEV可測(cè)性可測(cè)可測(cè)可測(cè)可測(cè)UHF可測(cè)性可測(cè)（*）可測(cè)可測(cè)可測(cè)AE可測(cè)性可測(cè)可測(cè)可測(cè)可測(cè)TEV頻譜3~30MHz5~25MHz5~20MHz5~30MHzUHF頻譜100～250MHz200~900MHz300~900MHz150~1500MHzAE頻譜10~120KHz20~160KHz20~120KHz20~120KHzTEV信號(hào)峰峰值0.4V1.2V0.1V0.1VUHF信號(hào)峰峰值0.015V2V0.5V2VAE信號(hào)峰峰值0.4V0.5V2V0.015V*注：空氣中針尖電暈的放電頻率小于300MHz，采用超高頻法測(cè)靈敏度較低；手持式局放測(cè)試儀采用TEV及超聲波兩種測(cè)試方法；檢測(cè)各種類(lèi)型放電現(xiàn)象；顯示局部放電幅值大小、脈沖數(shù)、及放電烈度；采用彩色LCD屏幕；有自檢功能；體積小、使用方便；采用長(zhǎng)壽命的可充電鋰電池；現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，不用停電、不用提供試驗(yàn)源。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，數(shù)據(jù)管理軟件七、局放檢測(cè)設(shè)備七、局放檢測(cè)設(shè)備進(jìn)口設(shè)備帶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)檢測(cè)設(shè)備手持式局放測(cè)試儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試TEV現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試超聲現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試七、局放檢測(cè)設(shè)備地電波檢測(cè)結(jié)果異常的幾種情況說(shuō)明測(cè)試值<10dB無(wú)故障10<測(cè)試值<20dB關(guān)注、縮短檢測(cè)周期測(cè)試值>20dB聲電聯(lián)合檢測(cè)，判斷信號(hào)源背景穩(wěn)定情況下測(cè)試值—背景值>10dB聲電聯(lián)合檢測(cè)，判斷信號(hào)源本次測(cè)試值—上一周期測(cè)試值>10dB

趨勢(shì)分析超聲波檢測(cè)結(jié)果異常情況說(shuō)明測(cè)試值＞6dB且有明顯放電聲音明顯聲音信號(hào)可以通過(guò)耳機(jī)監(jiān)聽(tīng)七、局放檢測(cè)設(shè)備局放定位系統(tǒng)（定相、定位、定性）發(fā)現(xiàn)局部放電的存在；判斷局放類(lèi)型；對(duì)存在局部放電的具體位置定位、定相；判斷局部放電嚴(yán)重程度高標(biāo)準(zhǔn)、先進(jìn)設(shè)計(jì)；七、局放檢測(cè)設(shè)備七、局放檢測(cè)設(shè)備TEV檢測(cè)定位儀特高頻超聲聯(lián)合檢測(cè)定位系統(tǒng)上海各供電公司狀態(tài)檢修車(chē)配備七、局放檢測(cè)設(shè)備TEV檢測(cè)定位UHF檢測(cè)定位第一步：高壓電力設(shè)備數(shù)量多，局部放電破壞嚴(yán)重，但概率不高，利用手持式巡檢儀器，對(duì)所有站的快速簡(jiǎn)單的測(cè)試，利用信號(hào)幅值等信息，快速排除80-90%運(yùn)行正常的設(shè)備。手持式儀器，使用簡(jiǎn)單，測(cè)試快速。第二步：對(duì)懷疑存在問(wèn)題的10-20%的高壓設(shè)備，利用局部放電定位系統(tǒng)，進(jìn)行進(jìn)一