论文部分内容阅读
摘要：配网状态检修工作正在浙江省内大规模推广，开闭所局部放电测试工作也逐渐成为状态检修的一项重要工作内容，本文通过部分案例介绍局部放电测试原理和基本方法。
关键词：局部放电测试、开闭所、状态检修、超声波
引言
近年来，随着城市电网规模的不断扩大，新设备和新技术的不断应用，配网设备质量不断提升，而且由于供电可靠性要求日益提高，传统的定期检修模式已无法满足社会发展的需求，弊病日渐体现。首先，供电可靠性要求严重制约了定期检修的开展。2010年我局城区用户供电可靠性指标为99.8846%，用户平均停电时间是10.1小时，在如此高要求下要开展定期检修几乎是不可能的；其次，现有资源难以满足定期检修的要求。近年来电网规模迅猛发展，但运行及检修人员数量没有相应增加，在现有资源下开展正常的巡视和操作都已经相当困难，如果要正常开展定期检修，缺员情况必定更加严重。而状态检修是根据设备运行状态，采用危险点预控、设备状态评价、带电作业等管理和技术手段，使得配电网设备停电次数、时间和人员配置大幅度降低，使得检修更具有针对性、有效性，提高了检修的效率，确保了设备的安全、可靠、经济运行。因此，状态检修是配电网设备检修模式变革的必然趋势。
开闭所作为10kV配网设备的重要组成，存在数量多、型号多、问题多的特点，长期以来开闭所检修工作一直是配网检修的难点，而近年来局部放电测试技术逐渐成熟，已开始成为判断开闭所设备绝缘水平的重要手段。
1 局部放电和超声波测试原理介绍
1.1 局部放电测试原理
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，这足以让高频信号传输到设备外层而被检测出来。
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，同時产生一个暂态电压，通过设备的金属箱体外表面而传到地下去。这些电压脉冲名为Transient Earth Voltage暂态对地电压，简称TEV。
研究发现，局放产生的TEV信号的大小与局部放电的激烈程度及放电点的远近有直接关系。我们可以利用专门的探测器进行检测并用相对读数（dB）来描述局部放电活动程度。通过检测局部放电产生的TEV信号，不仅可以对运行中的开关柜内的设备局部放电状况进行定量测试，而且可以通过同一放电源到不同探测器的时间差异对局部放电源进行定位。
1.2 超声波检测的工作原理
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。
在不考虑空气密度和声速的变化时，声能量与声压的平方成正比。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。
2 测试流程和判断依据：
2.1 测试流程
针对大量的开关柜设备，为提高工作效率，减少工作量，可按以下3个步骤进行测量。
（1）使用便携式局放测试设备对开闭所内所有运行的高压开关柜进行TEV信号普测，记录局部放电幅值（dB）。
（2）使用便携式超声波测试设备对开闭所内所有运行的高压开关柜进行超声波信号普测，并记录超声信号幅值。
（3）如果发现TEV信号值超出正常范围，则利用局放定位仪对其进行放电点定位。
2.2 判断依据
（1）横向比较法：横向比较法就是对同类设备的测试结果进行比较，当同类型的某一设备个体的测试结果比其它同类设备的测试果及现场背景值均大时，就可以认为此设备存在缺陷的可能性。
（2）纵向分析法：纵向分析法，就是对同一设备不同时间的测试结果进行分析，从而比较分析得出设备的运行状况。周期性的对开关室内开关柜进行检测，并将每次检测的结果存档备份，以便于分析不同时间内设备局部放电状态的变化 ，从而判断设备的运行状况。
（3）TEV判据及需采取措施：
3、测试案例分析
选取XX市供电局10千伏XX开闭所为测试对象，开闭所为户内开闭所，选用HXGN型真空负荷开关环网柜。
3.1 测试过程及分析
测试人员首先使用便携式局放测试仪的TEV模式对开闭所内所有的开关柜进行了普测，首先是对站内环境值进行测量，包括空气中的TEV读数、接地金属体上的TEV读数，并记录环境温度及湿度。随后对每面开关柜的前中、前下、后上、后中、后下这几个部位逐一检测，并记录其稳定的读数（详见如下开关柜局放在线检测检测数据）。发现开闭所内开关柜测试数值整体偏高，其中商务楼11517最高（为32dB）。再使用便携式超声波记录仪对所有运行的开关柜进行超声波信号普测，发现所有柜体前后部均有较高的超声波信号，以柜体后上部最为明显达到35dB。据此可以判断，极有可能是处于柜体上部的母线排发生放电，而且放电程度已经比较严重，需要尽快处理。
3.2 测试数据
该开闭所TEV数值普遍较高，但尚未达到严重的程度。超声波测量结果显示，大部分开关柜前后部均存在明显的超声波信号，且数值较大，声音明显的部位集中在柜体后上部，即母排的位置。
停电检修后发现母排绝缘子存在缺陷，已破损严重。
4 结论
实践证明基于TEV和超声波技术的开闭所局部放电测试是十分有效的，可在不停电的情况下判断开关柜绝缘水平的趋势，并能直接定位放电缺陷，减少停电检修时间，为开闭所状态检修工作提供可靠的技术依据，具有良好的推广前景和现实意义。
参考文献
[1] 杨献智,章坚.10kV配网开关柜局部放电带电检测应用[J].电力科学与工程,27(6),71～75.
[2] 胡冉,张顺斌.10kV开关柜局部放电在线检测仿真分析及应用[J].广东电力,2011,8：91～94.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：局部放电测试、开闭所、状态检修、超声波
引言
近年来，随着城市电网规模的不断扩大，新设备和新技术的不断应用，配网设备质量不断提升，而且由于供电可靠性要求日益提高，传统的定期检修模式已无法满足社会发展的需求，弊病日渐体现。首先，供电可靠性要求严重制约了定期检修的开展。2010年我局城区用户供电可靠性指标为99.8846%，用户平均停电时间是10.1小时，在如此高要求下要开展定期检修几乎是不可能的；其次，现有资源难以满足定期检修的要求。近年来电网规模迅猛发展，但运行及检修人员数量没有相应增加，在现有资源下开展正常的巡视和操作都已经相当困难，如果要正常开展定期检修，缺员情况必定更加严重。而状态检修是根据设备运行状态，采用危险点预控、设备状态评价、带电作业等管理和技术手段，使得配电网设备停电次数、时间和人员配置大幅度降低，使得检修更具有针对性、有效性，提高了检修的效率，确保了设备的安全、可靠、经济运行。因此，状态检修是配电网设备检修模式变革的必然趋势。
开闭所作为10kV配网设备的重要组成，存在数量多、型号多、问题多的特点，长期以来开闭所检修工作一直是配网检修的难点，而近年来局部放电测试技术逐渐成熟，已开始成为判断开闭所设备绝缘水平的重要手段。
1 局部放电和超声波测试原理介绍
1.1 局部放电测试原理
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，这足以让高频信号传输到设备外层而被检测出来。
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，同時产生一个暂态电压，通过设备的金属箱体外表面而传到地下去。这些电压脉冲名为Transient Earth Voltage暂态对地电压，简称TEV。
研究发现，局放产生的TEV信号的大小与局部放电的激烈程度及放电点的远近有直接关系。我们可以利用专门的探测器进行检测并用相对读数（dB）来描述局部放电活动程度。通过检测局部放电产生的TEV信号，不仅可以对运行中的开关柜内的设备局部放电状况进行定量测试，而且可以通过同一放电源到不同探测器的时间差异对局部放电源进行定位。
1.2 超声波检测的工作原理
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。
在不考虑空气密度和声速的变化时，声能量与声压的平方成正比。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。
2 测试流程和判断依据：
2.1 测试流程
针对大量的开关柜设备，为提高工作效率，减少工作量，可按以下3个步骤进行测量。
（1）使用便携式局放测试设备对开闭所内所有运行的高压开关柜进行TEV信号普测，记录局部放电幅值（dB）。
（2）使用便携式超声波测试设备对开闭所内所有运行的高压开关柜进行超声波信号普测，并记录超声信号幅值。
（3）如果发现TEV信号值超出正常范围，则利用局放定位仪对其进行放电点定位。
2.2 判断依据
（1）横向比较法：横向比较法就是对同类设备的测试结果进行比较，当同类型的某一设备个体的测试结果比其它同类设备的测试果及现场背景值均大时，就可以认为此设备存在缺陷的可能性。
（2）纵向分析法：纵向分析法，就是对同一设备不同时间的测试结果进行分析，从而比较分析得出设备的运行状况。周期性的对开关室内开关柜进行检测，并将每次检测的结果存档备份，以便于分析不同时间内设备局部放电状态的变化 ，从而判断设备的运行状况。
（3）TEV判据及需采取措施：
3、测试案例分析
选取XX市供电局10千伏XX开闭所为测试对象，开闭所为户内开闭所，选用HXGN型真空负荷开关环网柜。
3.1 测试过程及分析
测试人员首先使用便携式局放测试仪的TEV模式对开闭所内所有的开关柜进行了普测，首先是对站内环境值进行测量，包括空气中的TEV读数、接地金属体上的TEV读数，并记录环境温度及湿度。随后对每面开关柜的前中、前下、后上、后中、后下这几个部位逐一检测，并记录其稳定的读数（详见如下开关柜局放在线检测检测数据）。发现开闭所内开关柜测试数值整体偏高，其中商务楼11517最高（为32dB）。再使用便携式超声波记录仪对所有运行的开关柜进行超声波信号普测，发现所有柜体前后部均有较高的超声波信号，以柜体后上部最为明显达到35dB。据此可以判断，极有可能是处于柜体上部的母线排发生放电，而且放电程度已经比较严重，需要尽快处理。
3.2 测试数据
该开闭所TEV数值普遍较高，但尚未达到严重的程度。超声波测量结果显示，大部分开关柜前后部均存在明显的超声波信号，且数值较大，声音明显的部位集中在柜体后上部，即母排的位置。
停电检修后发现母排绝缘子存在缺陷，已破损严重。
4 结论
实践证明基于TEV和超声波技术的开闭所局部放电测试是十分有效的，可在不停电的情况下判断开关柜绝缘水平的趋势，并能直接定位放电缺陷，减少停电检修时间，为开闭所状态检修工作提供可靠的技术依据，具有良好的推广前景和现实意义。
参考文献
[1] 杨献智,章坚.10kV配网开关柜局部放电带电检测应用[J].电力科学与工程,27(6),71～75.
[2] 胡冉,张顺斌.10kV开关柜局部放电在线检测仿真分析及应用[J].广东电力,2011,8：91～94.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。