开关柜局部放电综合检测方法的研究与应用

来源 :中国电气工程学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aibertini
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  摘要:开关柜在不同的环境下运行,现场难免会存在各种各样的干扰源。如果采用相同的检测手段来检测局部放电,很难对这些干扰进行有效甄别。因此,我们必须结合不同的检测方式,对多种信号进行对比分析,将现场干扰一一排除,准确辨识隐患,提高开关柜的运行稳定性。
  关键词:开关柜;局部放电;综合检测方法;应用
  引言:通过采用各种手段,通过结合不同的检测方式,电气设备改变了以往的检测手段,这点主要体现在局部放电检测方面。如此一来,可快速发现电气设备存在哪些绝缘缺陷,而且还能将设备缺陷快速消除,以防造成更大的安全隐患。本文通过论述开关柜进行局部放电时,最常采用到超声波检测技术,强调了该技术的应用价值。
  1. 局部放电检测技术概述
  1.1紫外线检测技术
  外绝缘一旦出现局部放电,由于放电点受到影响,导致附近气体产生电离,气体种类取决于放射光波的频率大小,经过电离之后,氮离子可发射出光谱,并出现在紫外光波段。利用特殊仪器完成紫外信号的接收,对可见光图像进行叠加处理,这样就能确定出电晕的具体位置。通常,紫外检测技术相当于一种带电检测技术,它主要起辅助作用,需配合其他检测技术一同使用,将局部放电信号找出来,这样才能对放电部位、程度加以确定。
  1.2超声波检测技术
  通过利用超声波传感器来完成超声波信号的采集,确定出设备局部放电位于哪个位置,超声波信号一般处于20-200kHz的频率范围。超声波信号作为一种机械振动波,电气不会对其造成干扰,采用时差法、幅值法可对信号源进行定位。
  1.3暂态地电压检测技术
  它的简称是TEV。通常,电气设备如果正在实施局部放电,电磁波可从玻璃窗、开关柜缝隙中传出来。设备表层金属同样可以传出电磁波,此时地面将出现暂态电压脉冲信号。该信号位于開关柜的金属表层,可快速从开关柜门缝、孔洞中传出来,从金属壳体外表面流过,传给大地。应用该技术时,必须将耦合式传感器装在开关柜的开口缝隙位置。同时与金属外壳紧贴,以便检测出暂态地电压信号。此外,判断表征布局放电时,需根据具体的测试读数,根据电磁波的特性,对设备的放电源进行准确定位。
  1.4特高频检测技术
  这种技术也叫做超高频检测技术,主要利用的是特高频传感器,通过检测电磁波所产生的特高频分量,对放电点、放电类型进行深入研究。带点检测现场开关柜时,往往需运用该项技术[1]。定位放电源习惯选择时差法,或采用幅值法。
  1.5现有检测方法存在的不足
  实际现场中有可能存在多个局部放电信号,且存在有大量电晕等电磁干扰信号存在,此时利用特高频检测法就无法快速地对开关柜内的局部放电信号进行精确定位及局部放电类型的判断。暂态地电压法由于检测位置通常限制于开关柜的观察窗和孔洞缝隙等处,无法做到精确定位,这对于准确分析故障部位及指导检修人员进行停电检修具有一定的不足。利用超声波检测法一定程度上可以检测出开关柜内较小范围的局部放电信号的强弱,但由于超声波信号作为一种机械波,受机械噪声干扰较大,在较大范围内单独利用超声波检测法寻找局部放电信号源的准确度较低,因此超声波检测法通常需配合其他检测方法一起进行综合检测分析。目前高压开关柜带电检测使用的特高频检测法、暂态地电压法和超声波检测法在一定环境下都能检测出开关柜内的局部放电信号,并能进行适当的定位及分析。但当现场局部放电信号较多、干扰较大时,单独利用任何一种检测方法都无法做到准确、迅速地找到局部放电信号源并判断出故障类型。
  2. 开关柜局部放电综合检测方法应用实例
  某变电站达到110kV时,可检测开关柜的放电情况,利用便携式超声放电检测仪。检测过程中,必须将干扰因素排除,重复测量开关柜的两面。通常,开关柜后面可放置检测仪,同时检测开关柜后柜门,图1表示的是具体的测量结果。
  由图1可知,不考虑背景值的影响,测量值最大的是108、109号这两个开关柜。与这两个开关柜比较近的开关柜[2],不管是背景值还是测量值,都出现显著提高。可见,108、109号开关柜正处于局部放电中,必须对其进行检测验证。利用超声波对局部放电进行检测,具体结果如图1所示。TEV局部放电检测仪可检测上面的10kV开关柜,在开关柜的外壳上放置TEV传感器,对开关柜上、中、下几个部分进行检测,图2为具体的测试幅值。
  由图2可知,108、109开关柜的测量幅值要比其他开关柜更高,离这两面开关柜越近,测量幅值将随之增大,这就能判断出此时开关柜正进行局部放电。通过测量以上两个开关柜,发现测量值最大的是上部,而108开关柜要比109开关柜更高。因此,108、109开关柜都出现了不同程度的放电现象。之后,关闭开关柜的电源,对其进行停电检修,再开启开关柜,得到以下放电图,具体可参照图3。由图3可知,母线越靠近穿墙套管的话,二者的间隙越小,一旦设备长期处于运行状态下,将降低其绝缘特性,同时产生局部放电[3]。
  结论:
  简而言之,局部放电是导致绝缘缺陷的主要因素,同时也是开关柜出现绝缘劣化的重要表征。通过对局部放电信号进行带电检测,可找出开关柜存在的绝缘缺陷,防止出现意外停电的情况。及时地消除缺陷,电网才能保持安全、稳定的运行。目前,业界已采用各种方法来检测高压开关柜。某种程度上,有助于检测开关柜内所发出的局部放电信号。但是,电磁、噪声容易对高压开关柜造成干扰。若只是采用带电检测法,很难判断局部放电信号的准确位置。因此,我们必须采用先进的带电检测技术,分析高压开关柜的带电情况,保证检测结果的准确无误。
  参考文献:
  [1]汪桢毅,柯明生,童志明.TEV和超声波技术在开关柜局部放电检测中的应用[J].中国电力教育,2018(3):266-267.
  [2]谢细华,鄢文清.多种方法联合诊断开关柜局部放电缺陷[J].江西电力2017(1):78-80.
  [3]律方成,李海德,王子健,等.基于TEV与超声波的开关柜局部放电检测及定位研究[J].电测与仪表,2019(11):73-78.
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