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10KV开关柜局部放电检测探讨
XPJ注册送38:总工程师       XPJ注册:蒋全生XPJ注册送38:2012-11-12

 

 

10KV开关柜局部放电检测探讨

 

蒋全生

(广西XPJ注册总工程师)

 

摘要:为了提高10KV开关柜的运行可靠性,迫切需要对电力设备运行状态评估,及时反映运行设备的问题,以便采取预防措施,避免突发停电事故,将检修工作的重点从“定期检修”转移到“状态检修”。近年来,由于测试技术的进步,产品质量的提高,使得较准确的状态评估成为可能。以带电测试的测试结果为主,结合停电检修、设备运行状况、巡视情况,可以实现状态评估的目的,引导状态检修。

 

   关键词:   开关柜  局部放电特点  检测方式

 

  

 

随着社会的不断发展和人民生活水平的不断提高,对供电的可靠性和供电质量要求也越来越高,为此国家又实施新一轮农村电网改造升级工程,在升级改造过程中大部分变电站将10kV户外布置改10kV开关柜室内布置,为保证10kV开关柜设备的安全运行,减少停电事故给生产和生活带来的影响,迫切需要对电力设备运行状态评估,及时反映运行设备的问题,以便采取预防措施,避免突发停电事故。本文就以带电测试的测试结果为主,结合停电检修、设备运行状况、巡视情况,可以实现状态评估的目的,引导状态检修。将检修工作的重点从“定期检修”转移到“状态检修”。减少电力系统停电检修的盲目性和损坏性,降低供电成本。及时发现电力系统故障隐患,提高供电可靠性。

 

一、国内外开关柜检测现状、在开关柜带电测试及评估方面所开展的工作

开关柜的运行安全对供电可靠性有举足轻重的作用,对售电量的增长有十分重要的影响。因此及时发现开关柜早期的绝缘缺陷,避免突发事故,保证安全供电,这无疑具有重要的经济和社会效益。

1、国内开关柜检测现状

目前开关柜故障比例相对较高,现阶段主要是按照《电力设备预防性试验规程》的要求对配网中的开关设备按照一定的XPJ注册送38周期进行预防性试验。电气试验项目为:绝缘电阻、直流电阻、交流耐压,基本以停电试验为主,带电测试、在线检测开展不够,而且测试周期很长。这样存在以下一些问题:

1.1、经济角度:定期试验需停电,造成很大的直接和间接经济损失,增加工作安排的难度。

1.2、技术角度:

1.2.1试验条件不同于设备运行条件。运行时还有诸如热应力等其它因素的影响,无法在离线时再现,这样很可能发现不了绝缘缺陷和潜在的故障

1.2.2绝缘的劣化和缺陷的发展具有统计性,绝缘劣化发展有快有慢,但总有一定的潜伏的发展XPJ注册送38,在此期间会发出反映绝缘状态变化的各种信息。但预防性试验是定期进行的,经常不能及时准确的发现故障,第一是漏报,第二是误报和早报。

2、国外开关柜检测情况

国外对开关柜进行状态检测以带电测试、在线监测和远方监控为主,正常试验项目与周期为:超声波检测、局部放电检测、温度检测,周期为3-6个月,只有在需要进行设备缺陷、故障的综合诊断时才进行停电试验,部分项目如直流电阻、交流耐压是结合开关检修机会进行试验,由于其带电测试周期较短,所以能够适时发现许多潜伏的缺陷。

二、开关柜带电测试及状态评估所采用的设备

1、测试设备

    1.1便携式局部放电声电波检测仪UltraTEV Plus集局部放电信号的检测、显示于一体,通过暂态对地电压(TEV)法和超声波法能够对3-35kV开关柜局部放电信号进行检测,TEV模式下可以显示出局部放电幅值(dB)、脉冲数量、放电剧烈程度,超声波模式下可以显示出局部放电幅值(dB,并可以通过耳机听到放电所产生的超声波通过外差技术转化的声音,仪器可以帮助运行人员完成开关柜局部放电信号的检测,有效分析判断设备的状况。

1.2局部放电定位仪PDL1通过TEV法检测局部放电的幅值,利用双传感器及XPJ注册送38差法,可以判断出局部放电的位置,帮助检修人员有目标的对开关柜进行检修。

1.3局部放电在线监测系统PDM03是世界最先进的局部放电监测仪,它不用停电,可以用来监测一段XPJ注册送38内的放电情况,且可显示因环境(如电压波动、温度湿度等)的变化而引发局部放电的情况。采集到的数据可被储存长达两个月,且可以分析并显示放电水平及其变化。该仪器能够用许多探测器进行各自独立的信号测量。因此,通过对局部放电源附近的信号峰值的不同进行测量就能确定局部放电发生的位置。

2、原理

2.1、局部放电

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、缺陷扩大,最后导致整个绝缘击穿。此外,大多数机械破坏也会导致局部放电的产生。局部放电主要分为内部放电、表面放电、电晕放电,并以下面的形式释放能量:

l        电磁形式

l        声波形式

l        气体形式

2.2 TEV

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,形成电磁波并向各个方向传播,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,高频电磁信号就会传输到设备外层。

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下图为检测示意图

 

2.2超声波法

电力设备在放电过程中会产生声波。从能量的角度来看,放电是一个能量瞬时爆发的过程,是电能以声能、光能、热能、电磁能等形式释放出去的过程,在空气间隙中发生电气击穿时,放电瞬时完成,其电能瞬时转化为热能导致放电中心气体的膨胀,这种瞬时膨胀的结果以声波的形式传播出去,就是最初的声源,随着最初的声波传播,传播区域内的气体被加热,形成一个等温区,其温度高于环境温度 当这些气体冷却时,气体又开始收缩,收缩的结果就是较低频率和强度的后续波,它可以是可闻声波或超声波。超声波是指振动频率大于20KHz以上的,人在自然环境下无法听到和感受到的声波。

放电产生的声波的频谱很宽,可以从几十Hz到几MHz 其中频率低于20kHz的信号能够被人耳听到,而高于这一频率的超声波信号必须用超声波传感器才能接收到。

声能与放电释放的能量之间是成比例的,虽然在实际中,各种因素的影响会使这个比例不确定,但从统计的角度来看,二者之间的比例关系是确定的。

从局部放电的机理可知,局部放电的初期是微弱的辉光放电,放电释放的能量很小,放电的后期出现强烈的电弧放电,此时释放的能量很大,可见局部放电的发展过程中放电所释放的能量是从小到大变化的,所以声能也是从小到大变化的。根据放电释放的能量与声能之间的关系,用超声波信号声压的变化代表局部放电所释放能量的变化,通过测量超声波信号的声压,可以推测出放电的强弱,这就是超声波信号检测局部放电的基本原理。

3定位原理

定位原理是采用比较放电所产生的电磁波信号分别到达每个传感器所需要的XPJ注册送38。通过移动传感器的位置,从而改变电磁波信号到达每个传感器所需要的XPJ注册送38,当电磁波信号到达每个传感器所用的XPJ注册送38一样时,说明放电信号到每个传感器的距离也是一样的,电磁波是以光速进行传播的,所以必须能够分辨很小的XPJ注册送38差。本技术最低分辨率为2纳秒,相当于光在空气中走过600mm所用的XPJ注册送38。

采用比较电磁波信号抵达不同传感器的XPJ注册送38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。

4、特点

检测开关柜内局部放电所产生的电磁波信号和超声波信号,具有以下特点:

1)利用两种检测方式,检测各种可能的局部放电现象;

2)检测局部放电的幅值大小,脉冲数,剧烈程度,可听到局部放电的声音;

3)利用XPJ注册送38差法,可进行局部放电定位;

4)体积小、重量轻、便于现场检测;

采用开关柜局部放电检测定位技术,可以发现、定位和诊断开关柜的局部放电问题,提前预判开关柜的健康状况,对于避免电网重大设备事故的发生,保证开关柜的安全运行、提高设备检修和维护效率可以发挥巨大的作用。

 

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