开关柜局部放电检测典型案例
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10KV开关柜局部放电检测案例汇编 前言： 10kV开关柜内部局部放电的种类很多，主要分为内部放电和表面放电两种，目前主要采用的非介入方式、带电检测的方法主要为超声波检测和暂态地电压（TEV）两种检测方式，对于一些放电，我们可以同时侦测到超声波信号和TEV信号，而另一些放电情况我们只能检测到两种信号中的一种，因此在实际使用中，我们应该以这两种检测方式互为补充，才能够更好的检测到所有的局部放电情况。
暂态地电压检测原理： 局部放电暂态地电压（Transient Earth Voltages）技术是局部放电检测的一种新
方法，近年来在国内外得到了较快发展，并在电力设备如GIS、同步电机、变压器、电缆等的检测中得到了应用。暂态地电压（Transient Earth Voltages）具有外界干扰信号少的特点，因而检测系统受外界干扰影响小，可以极大的提高电气设备局部放电检测，特别是在线检测的可靠性和灵敏度。用于高压开关柜在线监测有明显的优点，因此这一测量技术发展很快，已在英国和法国的几个400kV变电站中取得经验。德国一些大学对此技术很感兴趣，经过多年的努力，英国EA公司已经收集了一万多条涵盖所有不同型号的高压设备的暂态地电压（TEV）的数据库，对柜体内器件（如CT、PT）、母线连接处、支持绝缘子表面及开断装置进行了试验验证。到目前为止，该技术已经在世界多国应用，各国的研究均表明，暂态地电压（Transient Earth Voltages）的在线监测有很好的前景。对于国内，早期对高压开关柜可靠性的重视度不够，此技术在国内发展较慢，但由于该技术越来越多的得到国内认可，北京、上海、广州等大城市已经开始应用，并且取得了良好的效果。 当高压电气设备发生局部放电时, 放电电量先聚集在与放电点相邻的接地金属部分, 形成电流脉冲并向各个方向传播。对于内部放电, 放电电量聚集在接地屏蔽的内表面, 因此, 如果屏蔽层是连续时无法在外部检测到放电信号。但实际上, 屏蔽层通常在绝缘部位、垫圈连接处、电缆绝缘终端等部位出现破损而导致不连续, 这样, 高频信号就会传输到设备外层。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Transient Earth Voltage 暂态对地电压, 简称TEV。 中低压开关柜局部放电在线检测定位技术采用暂态对地电压的原理来对开关设备局部放电状况进行检测及定位, 通过单只电容藕合式探测器在被检设备的接地金属外壳上进行探测。装置检测由于局部放电而引起的短暂电压脉冲,测出局部放电瞬时电压脉冲的幅度峰值。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时间差来确定放电活动的位置, 原理是采用比较电磁脉冲分别到达每只探测器所需要的时间。系统指示哪个通道先被触发, 进而表明哪只探测器离放电点的电气距离较近。脉冲是以光速或接近光速进行传播的, 所以必须能够分辨很小的时间差, 通常为μs 级。检测定位原理见图1。
采用比较电磁脉冲抵达不同探测器的时间差异来确定放电点的方法在本质上优于采用比较信号强度来确定放电点的方法, 因为电磁波的多次反射可能造成幅值测量结果不正常。
一 案例1 （1） 检测情况。2008年3月11日，在对北京某220KV变电站的10kV开关柜进行状态监测时，使用PDL1地电波局放定位仪发现203开关柜存在异常，数值比其他开关柜大很多，如表1所示： 表1： 环境读数：空气24dB、金属32dB;环境温度20℃、环境湿度43% 检测位置 前中 (dB) 前下 (dB) 后上 (dB) 后中 (dB) 后下 (dB) 侧上 (dB) 侧中 (dB) 侧下 (dB) 3号变压器10kV母线进线柜体 -- -- -- -- -- 63 58 --
203 44 40 41 -- 44 49 44 -- 203-5 40 38 40 -- 38 -- -- -- （2） 处理与分析。为进一步证实检测结果，使用PDM03局部放电监测仪对3号变压器10kV进线柜体进行连续在线监测。PDM03监测探头及天线布置情况如图1所示： （图1） 测试数据：开始时间2008-2-27 16:07:00，结束时间2008-2-29 11:00:00 PD数据报告如表2所示：
通道 最大水平 每周期的脉冲数 平均水平 短期放电剧烈程度 各通道脉冲总数 占总脉冲数百份比 每个电气周波脉冲数最大值 对应水平值 占时间百分比 长期剧烈程度 最大短期剧烈程度
1 52 2.02 32 804 3034544 3 2.02 52 100 16 804 2 43 0.001 1 0 5233 0 0.102 22 96 0 1 3 43 2.171 32 307 1836039 2 2.171 43 96 9 307 4 37 1.714 34 121 16384542 15 3.942 34 100 110 198 5 52 14.656 52 5835 63178380 58 14.656 52 100 3295 5835 6 37 0.183 25 13 770907 1 0.354 34 98 2 18 7 49 3.033 45 855 11429458 10 3.78 46 100 277 855 8 43 2.529 35 357 9737020 9 2.661 37 100 76 357 9 52 19.332 52 7696 83687531 76 19.332 52 100 4465 7696 10 37 0.08 22 6 95757 0 0.11 34 99 0 6 11 52 2.386 35 950 8474779 8 6.244 40 100 63 950 12 40 0.001 1 0 8278 0 0.292 0 96 0 0 根据PDM03局部放电监测仪数据分析导则进行数据图形分析（见图2），对比四个天线采集到的环境噪声，并对各个通道逐一分析。分析结果显示：5号、9号探测头位置测得的数据中“短期放电剧烈程度”分别为5835和7696，“每周期的脉冲数”分别为14.656和19.332，已经远远高出正常水平，证实此出确有放电现象产生，对应局部放电位置在3号主变压器母线进线柜体中穿墙套管附近。
（图2）PDM03 各探头及天线采集到的信号曲线 使用红外成像仪对5号、9号探头附近的柜体进行温度扫描，发现B、C相热点比邻近的其他部位温度高3℃左右。，红外成像图谱见图3。
（图3）红外成像图谱 综合分析地电波和红外检测数据，认为3号变压器10kV母线进线柜体存在放电现象，放电位置为B、C相附近。 （3） 停电检查及试验。2008年3月29日，对该开关柜进行停电检查和缺陷处理。停电后打开进线柜面板，发现母线支撑绝缘子表面尘埃严重，B相一只母线绝缘子标签脱开、C相带电显示器引线与母线过近等现象。详见图4。
（图4）3号变压器10kV母线进线柜体缺陷情况 （a） 绝缘子表面尘埃严重；（b）绝缘子标签脱开 （c）带电显示器引线与母线过近 （d）柜内情况 进行绝缘电阻测试，C相绝缘电阻4000MΩ，A、B相绝缘电阻大于10000MΩ；分相施加运行电压进行检测时，B、C相均出现明显超声信号，为12dB/40kHz。升高试验电压，在13kV时穿墙套管根部外表面出现爬电现象，并伴随明显放电。 对柜内元件进行全面清扫，同时，将标签脱开、C相带电显示器引线与母线过近的现象也同时进行了处理。处理后，绝缘电阻测量A、B、C三相绝缘电阻均大于10000MΩ。施加运行电压进行检测，未发现超声波异常的信号；施加试验电压30kV时，穿墙套管处出现放电现象，但较之前13kV时电压明显提高。进一步核对检查，该穿墙管为瓷质绝缘，内壁没有均压材料或装置。 二 案例2 说明：本案例是一个典型的非周期性局部放电及排除外部较强干扰信号的案例，说明了PDM03对非周期性的局部放电现象的监测能力和抗干扰能力。
2010年4月对浙江某110kV变电站进行局放检测，在使用UltraTEV Plus+进行巡检时发现TEV测量幅值异常，背景读数为14，超声波检测数值很小，开关柜的TEV幅值在一定幅度之间按一定的周期变化。
A.现场环境分析 对开关柜房间的内部环境,开关柜相近金属体如铁门以及开关柜柜体表面等处进行TEV检测时候,幅值普遍较高.如开关柜房间内部环境幅值约为14dB,尤其是在大铁门至35kV开关柜房间的小铁门这一区间内,由铁门上测出的dB数值平均水平约在26-30dB,并且存在间歇性的放电脉冲,幅值达到超过40dB的情况.说明存在比较严重的外部干扰或者开关柜内部本身有比较强的放电活动.
B．使用PDM03进行了为期24小时的监测，详细数据如下：
本次监测主要目的是测量“#1 主变10kV插件”和“沿海102开关”局部放电情况。因其靠近母排而且1-3号开关柜的外部干扰很严重。根据21小时的PDM监测结果,12号也就是天线接收到的脉冲数占据了总脉冲数的96%,说明外界存在及其强大的干扰源.而经过其接收屏蔽作用后,9号探针对应的1号开关柜并没存在局放超标的情况,结合先前的TEV测量结果,尽管1号开关柜（对应9号探针）TEV测得的幅值很高,但其值不是由于内部局放源引起的.
