当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

开关柜带电检测论文


开关柜带电检测技术及其应用
新疆阿克苏电力有限责任公司 杨计强 【843000】

摘要
开关柜带电检测是采用有效的检测手段和分析诊断技术,及时、准确地掌握 设备运行状态,保证设备的安全、可靠和经济。

关键词:超声波、暂态地电波、局部放电

引言
长期以来,我国对运行中的高压开关柜实行的是

以时间周期为基础的定期检修制 度。 所谓定期检修是指按主管部门颁发的全国统一规程所规定的项目、周期等进 行的检修。 虽然这种检修制度对减少和防止事故的发生起到了积极的作用,但随 着电力设备的容量增大、开关柜的数量增多,结构更加复杂化,暴露出了这种检 修制度的不足,主要表现如下: (一)具有盲目性和强制性:由于定期检修是到期必修,既不考虑电力设备 制造质量的差异, 也不考虑电力设备的实际运行条件和运行状态, 实行“一刀切”, 这就具有很大的盲目性和强制性,因而会造成电力设备的“过度维修”或“维修不 足”,前者会浪费大量的人力、物力和财力,后者可能导致电力设备在两次检修 周期内发生故障。XX 站就曾发生 10kV 开关柜预试维护 1 年后内部氧化性避雷 器发生爆炸的事故。 (二)导致新的隐患:在“过度维修”过程中,由于维修者技术不佳、工艺不 良或管理不善, 在频繁的拆装过程中就容易造成新的隐患。XX 站就曾发生 10kV 开关柜内电缆头螺丝未紧固造成电缆头爆炸的事故。XX 变电站检修人员误入开 关柜带电部位触电烧伤事故。 (三)耐压试验可能对绝缘造成损伤:6-10kV 高压开关柜在预试中的主要项目 是交流耐压试验, 其试验时所加试验电压远高于其运行时额定电压,很可能在试 验过程中对绝缘造成不可逆的损伤, 不仅可能缩短绝缘寿命, 而且可能引发事故。 (四)时效性太差:由于有些设备缺陷及隐患并不能时时观察到,在定期检修过 程中并不能发现此类隐患。上海 XX 变电站开关柜一次出头放电烧损事故。

0

开关柜带电带电检测技术简介

10kV 开关柜是电网的重要组成部分,其运行的稳定性直接影响到电网安全 运行。然而,传统的定期预试性试验技术暴露出来的问题无法满足当前的需要, 因此, 采取适当的方法进行监测是很有必要的。而根据实际运行经验发生故障前 在事故潜伏期内应该都可能有放电现象产生,局部放电是导致 10kV 开关柜设备 绝缘劣化发生绝缘故障的主要原因, 其检测和评价已经成为绝缘状况监测的重要 手段。 为了能将局放测试实现带电测试,近年来发现了通过在线测量开关柜内因 局部放电致使其金属壳体上产生的瞬间对地电压(Transient Earth Voltages, 以下简称 TEV) ,检测判断设备内部是否存在绝缘故障,即 TEV 检测法。具有以 下优点:可以带电监测、灵敏度高、抗干扰能力强,能进行有效的故障定位,可 以获得定量数据对内部放电监测灵敏度。

1 超声波和 TEV 基本原理
局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电, 这些微弱的放电产生 累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化,最后导致整个绝缘击穿。局部放电主要
分为绝缘材料内部放电、 表面放电、 导体尖端放电等, 并以电磁声波、 气体形式等释放能量。

1.1 超声波检测原理
当高压电气设备内部存在局部放电,在放电过程中,随着放电的发生,伴随 着爆裂状的声发射,产生超声波,且很快向四周介质传播。伴随有声波能量的放 出,超声波信号以某一速度通过不同介质(隔板、油、SF6气体等)以球面波的形 式向四周传播。但由于超声波频率高其波长较短,因此它的方向性较强,从而它 的能量较为集中,容易进行定位。超声波检测主要采用20 kHz以上频率,可不受 外部噪声的干扰。通常认为,当在被测设备外壳的接缝处进行测量时,由于探头 完全置于设备体外,放电信号通过绝缘介质衰减很严重,灵敏度较差、定量分析 比较困难, 仅对局放初测及比较严重的空气中的放电才比较有效,超声波测量放 电工作原理图1所示
生发射源 声音转换 信号放大 信号处理 记录与显示

解释与评定

图1超声测试工作原理图

1.2

TEV检测原理
根据麦克斯韦电磁场理论,局部放电现象的发生产生出变化的电场,变化

的电场激起磁场,而变化的磁场又会感应出电场,这样,交变的电场与磁场相 互激发并向外传播,形成了电磁波。通过放电产生的电磁波通过金属箱体的接 缝处或气体绝缘开关的衬垫传播出去,同时产生一个暂态电压,通过设备的金 属箱体外表面而传到地下去。这些电压脉冲是于1974年由Dr John Reeves首先发 现,并把它命名为暂态对地电压(TEV)。TEV在设备内部产生传播如图2所示。 母排 接缝处

电磁波

局部放电

电磁波

电磁波

局部放电检测仪

图2 TEV产生示意图 当开关柜的内部元件对地绝缘发生局部放电时,小部分放电能量会以电磁 波的形式转移到柜体的金属铠装上,并产生持续约几十纳秒的暂态脉冲电压, 在柜体表面按照传输线效应进行传播。地电波局放检测技术采用容性传感器探 头检测柜体表面的暂态脉冲电压,从而发现和定位开关柜内部的局部放电缺陷。

2

超声波、TEV测量法在电力系统中的应用
针对大量的开关柜设备,为提高工作效率,减少工作量,测试过程可按 如下3个步骤: 1) 先行使用便捷式局放测试仪对设备进行普测(普测周期为3个月一 次) ,通过普测逐步建立起设备状态库,将正常合格设备与异常数 据设备分列建立状态库。 2) 针对有问题或异常数据库设备开展复测(普测后7~10天内) ,建立复 测档案, 同时对于测试数据严重超标设备采用便捷式局部放电定位 仪进行故障定位测试。

3) 结合停电计划和安排专人对缺陷设备进行检查和处理,对处理的设 备记录处理结果和原因分析, 在设备处理完毕后及时开展局放测试 对比处理效果,如正常更新状态库。

2.1 测试过程和测试点选取
测试过程中需要严格遵照仪器说明要求,做好各项防护,同时也总结出 以下的测试过程;、 、 1) 测试前先进行背景值测试,记录空气和金属制品背景声。由于开关 柜外部的电磁信号一样可以在开关柜上产生暂态对地电压(TEV) , 这些信号源同样可以在变电站内的金属物品上产生暂态对地电压, 如 金属门或侧栏处, 测试金属面板上的背景值时并不是在开关设备上检 测,应该在金属门等金属制品上检测,在开关室不同的位置检测3个 点的值,并取中间值作为背景信号的参考值。 2) 将TEV测试仪器探头贴紧开关柜进行测试。实际过程中需要灵活的 变换采用TEV的两种测试模式:单个模式和连续模式,如遇到测试数 据跳跃比较大的时候可以两种模式切换测试, 选取其中读数稳定做为 测试数据; 在连续模式下一定要记录下对应的脉冲数作为后续的辅助 判断;在连续模式下时候可能有时会有数据连续跳动比较的情况,需 要贴紧测试的开关柜面板, 同时仔细观察数据选择记录相对稳定和幅 度大的为测试数据。 3) 测试过程中需要注意对干扰噪声的排除避免将手机靠得过近产生干 扰; 测试过程中注意荧光灯及风机扇的影响, 可以先关闭后进行测试, 所得数据一般要低几dB; 同时要注意配电房周边环境影响, 在实测过 程中发现部分测试地点的微波发射塔对测试数据有较大影响, 通过多 次测试对比排除的干扰因数后测试结果属正常范围; 干扰过大时候可 以在连续模式的所得脉冲数明显看出, 此时脉冲数一般会达到几千乃 至上万。 4) 采用超声波模式时一定要测试背景读数,刚开始测试时调整增益到 最大,如果读数大大时适当的减少增益;将传感器对准开关设备的空 气通道处进行测试,如断路器电缆盒、母线柜等设备,在测量的时候

一定要注意保持足够的安全距离; 超声波传感器沿着开关柜上的缝隙 扫描进行检测,传感器与开关设备间一定要有空气通道,用来保证超 声波信号可以传出来。 测试中对开关柜测试点的选取: 测试过程中应确定各电力设备所处位 置,主要检测母排(连接处、穿墙套管。支撑绝缘部件) 、断路器、 CT、PT、电缆接头等设备的局部放电情况,如有条件,还应对开关 室内母线桥架进行检测。传感器应尽量靠近观察窗、通风口等局放信 号容易泄漏部位的金属面板上,实际测试过程中一般选取前面面板 上、中、下部,后面板的上、中、下部位,侧面板能测试时也要测试。 如果出现检测数值较大的情况,建议测量3次以上以确定测试结果, 测试时可以在观察窗上下位置测试对比数据。

2.2 数据分析判断
在结合实测经验以及同行测试的经验基础上, 采用如下的数据判断方 法: 1) 当发现开关室内TEV背景值与测试值都在20dB以下时,表示开 关设备正常,下次再次进行巡检。 2) 如果开关室内TEV背景值在10dB以下,而某些开关柜的测试值 在20dB~30dB,应对该开关柜加强关注,观察以后检测幅值的变 化趋势。 3) 如果开关室内TEV背景值10dB以下, 而某些开关柜的TEV测试值 大于30dB(相对值大于20dB) ,而表明该开关柜有局部放电现象, 应使用定位技术对放电点进行定位。 4) 如果开关室内TEV测试值和背景值都在30dB以上,且并没有发 现在某个开关柜上出现峰值,应使用定位技术来判断信号源的来 源,如检测结果发现信号源来自开关柜,而不是外界的干扰信号, 应使用定位技术对放电点进行定位。 5) 如果在某个开关柜的超声波测试数据幅值大于6dB小于20dB, 说 明开关柜内存在局部放电,需要进行复测。 6) 如果在某个开关柜的超声波测试数据幅值超过20dB,说明该开

关柜内部存在严重的局部放电,应尽快组织复测,密切关注检测 幅值的变化趋势。 7) 所有故障处理过的开关柜,应再次对该开关室进行局部放电监 测,检测结果跟处理前进行比较,衡量故障处理的准确性。 同时除了数据判断,还应结合设备类型进行横向、纵向对比,对于同一开关 柜要进行对比其周期历史数据看变化大小差异,如果增加幅度超过5~10dB以上 都需要予以加强关注;而同一室内若是相同类型开关柜差异过大超过了10dB时 需要引起注意, 并需要进行现场分析是否柜体附近有较近的干扰源以及跟踪关注 检测柜体是否 有故障缺陷。 由于两种测试方法的差异及特性, 表面放电最成功的检测方法是使用超声波 技术,因为表面放电发出的TEV信号要比内部放电的要小很多。此外表面放电所 产生的电磁波信号频率也比TEV传感器的检测频率要低, 很多情况下表面放电不 会被TEV传感器检测到,但可以被超声波传感器所检测到。实测过程中许多TEV 测试集中于15~17dB的柜,但测试超声波达到了25~28dB,通过检查发现了缺陷 得到了印证。所以测试局放结果一定要综合TEV和超声波两方面来看,测试过程 中两者都需要进行,可是起到良好的互补效果。 通过大量的测试发现了异常数据柜, 测试数据主要集中于:TEV范围为5~45dB; 超声波数据集中于6~28dB,总之,测试发现问题主要集中于电缆头、电缆故障 指示器、开关真空管连接母排处、穿墙套管处等,因此测试过程中需要对这些部 分多加关注。

3

应用案例简介

变电站:某 110kV 变电站 设备名称:10kV 2#所用变 102JS 开关柜 设备厂家:新疆天吉海滨电气设备有限公司 测试仪器:Ultraprobe 9000、TEV 局部放电定位仪 测试时间:2010 年 7 月 6 日、8 日 处理日期:2011 年 7 月 22 日 测试单位:新疆电力公司状态检测小组

3.1 监测起因

2011 年 6 月,我小组对某地区所辖 62 座变电站进行了带电巡检工作。其 中,在对某 110kV 变电站 10kV 2#所用变 102JS 开关柜进行超声局放检测时,发 现其开关柜内存在超声波异常信号。 2011 年 7 月 6 日、 日, 8 我小组再次对某 110kV 变电站 10kV 2#所用变 102JS 开关柜相继进行了两次局放复测, 通过联合使用 UP 9000 超声局放检测仪和暂态 对地电压 PDL1 局部放电定位仪两种局放检测手段进行综合检测和分析后,确 定 10kV 2#所用变 102JS 开关柜前柜下柜偏右侧部位存在局部放电。

3.2 测试结果 3.2.1 Ultraprobe 9000 超声波局放检测结果如下表所示:
相位 有无 异音 备注(异音地点、频率、dB 值)

调度号或开关 柜名称

10kV 2#所用 变 102JS 开关 柜前柜下柜 10kV 2#所用 变 102JS 开关 柜前柜下柜 通过上表可以看出, 通过使用 UP 9000 超声波局放检测仪测试所得到的超声 幅值远远大于标准缺陷注意值 15dB。 - 有 8 日: 40kHz:22dB - 有 6 日: 40kHz:20dB

3.2.2 暂态对地电压(TEV)数据
对该柜进行 TEV 检测,测试结果如下所示: 6 日:10kV 2#所用变 102JS 开关柜前柜下柜:17dB(相对金属差值) 8 日:10kV 2#所用变 102JS 开关柜前柜下柜:16dB(相对金属差值) 通过上面测试结果可以看出,通过使用暂态对地电压 TEV 局放检测仪检测 所得到的信号幅值未超过缺陷注意值 20dB(金属差值) ,但距注意值接近,与相 邻柜体之间差值比较大,应引起注意。

3.3 监测结果分析

根据 7 月 6 日和 7 月 8 日联合使用 Ultraprobe 9000 超声波局放检测仪和暂 态地电位 TEV PDL1 局放检测仪对 10kV 2#所用变 102JS 开关柜进行局放检测的 数据结果综合显示,初步确定 10kV 2#所用变 102JS 开关柜前柜下柜内存在放电 信号,因此怀疑该柜有局部放电缺陷。

3.4 现场检查处理情况
2011 年 7 月 22 日,某地区对此变 10kV 2 号所用变 102JS 开关柜停电并开 柜进行检查,开柜后发现位于三相电缆的三岔口上部的应力管处,B、C 相电缆 的相间距离过近,有局部地方甚至相互贴紧、粘连在一起。随后将 B、C 相电缆 粘连处稍微拨开一点后发现,在 B、C 相之前粘连的地方,B、C 相电缆的热缩 套外表面都存在有一定的局部放电灼伤痕迹, 并且其表面残存少量的电晕放电所 导致的放电产物(如图一) ,因此进一步判断该电缆有局部放电,并进行电缆绝 缘相关试验,依据试验结果及时处理损伤后的电缆绝缘。 图一如下: 试验人员立刻对该电缆进行了耐压试验,试验合格,表明电缆绝缘强度符合

局放点 B、C 相电缆 间距过近

正常运行要求。 此外对电缆放电点打磨后,发现放电点并没有穿透电缆外绝缘到 达电缆内部的迹象(如图二) ,因此判断电缆放电仅为表层电晕放电。

图二如下:

局放点

由于放电仅为表层放电,电缆主绝缘未受到损伤,因此无须更换或重新安装 绝缘,仅对电缆绝缘外表层做简单包扎处理即可。现场人员将电缆表层打磨、擦 拭后,用绝缘胶带将放电放电损伤部位缠紧,并加装了冷缩套管(如图三) ,最 后将三相电缆恢复接线并保持好其相间距离图三如下:

a) 恢复后检测
恢复送电后复测,局部放电现象消失,无异常信号,且与相邻柜体之间差值 基本为零,缺陷消除。 根据检测数据及开柜检查情况, 可以初步看出 102JS 开关柜内局部放电很可 能是由于电缆相间距离不够, 从而致使相间电场分布不均匀,最终导致的电晕放 电,并且其放电已经造成电缆外绝缘强度的降低。

随后通过查看相关文献, 深入了解到其他有可能造成电缆终端局部放电的原 因。 在电缆终端,一般会因电力电缆屏蔽层(半导电层)的剥除,电场将向外发 散,导致屏蔽层(半导电层)末端电场发生畸变,局部电场强度过大,使局部放 电的可能性增加。 为了改善电场分布情况,一般使用应力管来降低屏蔽层电场的 畸变程度,从而减小局部电场强度。

4 总结
超声波、暂态对地电压等检测技术对开关柜内电力设备的可靠运行有了进 一步的保证, 对目前开展的状态检修也有了进一步的推进。检测技术的智能化需 要基础绝缘理论、 测试技术等的突破。 电力公司的不断尝试有利于推动基础研究, 也利于最快的掌握先进的状态检测手段,真正有效提高电力设备健康运行水平。

5 参考文献
【1】 【2】 【3】 【4】 王风雷等,电力设备状态监测新技术应用案例精选,中国电力出版社。 陈为荣,宋永华,孙锦鑫,电力系统设备状态监测的概念机现状。 袁易全,局部放电超声特性实验研究 幸晋渝,留念,高电压开关柜的在线监测与故障诊断技术


相关文章:
10kV配网开关柜局部放电带电检测论文
10kV 配网开关柜局部放电带电检测论文 摘要:10kV 配网开关柜是配网中不可或缺的组成部分之一,开 关柜运行的稳定性是电网安全运行的重要保障,因此,配网工作人员...
浅谈开关柜带电局放检测技术的原理及应用
浅谈开关柜带电局放检测技术的原理及应用 【摘要】 文章首先介绍带电局放检测...易发表网提供各学科期刊论文下载、毕业论文... 908303 14984321 2.7 文档数 浏览...
开关柜带电检测论文
开关柜带电检测论文_能源/化工_工程科技_专业资料 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 开关柜带电检测论文_能源/化工_工程科技_专业资料。开关柜带电检测技术...
开关柜带电检测原理及其应用
开关柜带电检测原理及其应用 高压配电柜的主要技术参数: 额定电压、额定绝缘水平(1min 工频耐压、雷电冲击电压)、额定频率、额定电流、额 定短路开断电流、4s 热...
开关柜局部放电带电检测技术的应用探讨
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 开关柜局部放电带电检测技术的应用探讨 作者:黄坤 来源:《企业技术开发· 下旬刊》2015 年第 02 期 摘 ;要:我们一般...
浅谈开关柜局部放电带电检测技术的应用
浅谈开关柜局部放电带电检测技术的应用 摘要: 本文简要阐述了一种基于地电波 (TEV) 和超声波 (AE)技术 的开关柜局部放电检测方法的基本原理和判断依据 ,通过对...
开关柜局部放电检测
开关柜局部放电检测_电力/水利_工程科技_专业资料。暂态地电压检测暂态地电压检测...若采用两只电容藕合式 探测器,则可以检测放电点发出的电 磁波瞬间脉冲所经过的...
开关柜局放带电测试培训试题
开关柜局放带电测试培训试题_电力/水利_工程科技_专业资料。高压试验 开关柜局放带电测试培训试题一、 单选题 1. 开关柜局部放电带电测试,应办理()工作票。 (...
浅析开关柜局部放电的检测方法
浅析开关柜局部放电的检测方法_物理_自然科学_专业资料。浅析开关柜局部放电的...易发表网提供各学科期刊论文下载、毕业论文... 383731 1533485 3.5 文档数 浏览...
高压开关柜论文
高压开关柜论文_电力/水利_工程科技_专业资料。高压开关柜的在线监测和故障诊断论文...以压电晶体做敏感元件的加速度传感器,带宽可达 200kHz, 紧贴被测设备表面,可...
更多相关标签:
开关柜局部放电检测 | 开关柜局放检测 | 开关柜超声波检测 | 开关柜局放检测仪 | 开关柜论文 | 高压开关柜检测认证 | 高压开关柜论文 | 开关柜成套检测设备 |