10kV开关柜局部放电带电检测应用与缺陷整改研究

1、10kV开关柜局部放电带电检测应用与缺陷整改研究 10kV开关柜局部放电带电检测应用与缺陷整改研究 摘 要如今，供电可靠性要求越来越高，难以定期给10kV开关柜进行预防性试验，对设备进行在线局部放电检测是一种很好的预防性试验。本文介绍常用局放检测方式，对设备试验不合格原因进行分析以及制定整改措施，提高配网10kV开关柜局放试验合格率。 【关键词】10kV开关柜 局部放电 外表放电 1 前言 随着社会的开展，城区对电力的需求逐年增大，对供电可靠性要求越来越高。10kV开关柜是把电能从变电站分配到各个片区的重要设备，运维班组对10kV开关柜会定期巡视检查，及早消缺。开关柜外部缺陷容易被发现，如故障

2、指示器故障、SF6气压低等，但内部的局部放电缺陷难以用肉眼发现，存在平安隐患。为了检测开关柜的局部放电情况，使用局放测试仪对开关柜进行试验。10kV开关柜进行局放试验合格率越高，说明设备的内部运行状态越健康。 2 电力设备局部放电的产生与分类 通常情况下由于气体的击穿场强比固体介质低得多，气体中的电场又比固体介质中高。因此，往往在气隙的部位产生局部放电。电力设备中的局部放电虽然仅限于局部范围，但每一次放电对绝缘介质都会有一些影响，这样就会造成电介质绝缘强度逐步下降。强烈的局部放电对介质的影响较大，绝缘强度很快下降，这是造成高压绝缘损坏的重要因素。其中，发生在绝缘体内部的放电叫内部局放；发生在绝

3、缘体外部的放电叫外表局放；发生在被气体包围的导体附件的放电。 3 10kV开关柜局部放电带电检测方法和阀值判断 3.1 暂态地电波检测法： 由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外表而传到地下去，这些电压脉冲又称暂态对地电压Transient Earth Voltage，简称TEV。 3.2 超声波检测法 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。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

4、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根本原理。 3.3 局放定位仪PDL1检测法 放电持续时间一般只有几个纳秒。因为电量等于电流乘以时间，一次放电1000pC，持续10纳秒，就产生100mA的电流。对于持续时间那么短的放电脉冲，被测设备就不能看作是个整体，而应看作是传输线。它的电气特性就由其分布电容和电感决定。当发生局部放电时，电磁波从放电点向外传播。电流大小与这些电磁波产生的电压有关电压等于电流与路径阻抗的乘积。在不考虑损耗的传输线上，阻抗满足以下公式： 这里L和C是传输线单位长度的自感和电容。Zo的数值变化很大，通过研究，单芯10kV电缆约为10。电压脉冲在金属壳

5、的内外表传播，最终从开口、接头、盖板等的缝隙处传出，然后沿着金属壳外表传到大地。这样，使用电容耦合式传感器就可检测到放电信号，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。 3.4 阀值判断 超声波检测法中，数值8dB且15dB为中等放电，数值15dB为严重放电；在暂态地电波检测法中，结合环境值进行判断，相对值20dB为中等放电，相对值34dB为严重放电。 4 10kV开关柜局放试验分析及整改措施 4.1 局放试验分析 运维班将TEV与超声波检测法结合使用，对2021年局放试验不合格的10kV开关柜进行统计，柜内带电部位外表放电占71.7%，班组对这现象进行分析。环境方面，

6、班组用湿度计测量设备箱体内湿度，湿度在80%以上的数量占82.9%；设备方面，底部的防护是整体防护的薄弱环节，小组封堵完好的柜进行观察，发现开关柜分别出现水雾、积尘严重、异味三种异常现象，异常率达100%，同时发现恶劣环境从设备底部进入比例占61.1%。综上所述，导致开关柜内带电部位外表放电主要有两方面原因，一是室内或设备箱体内空气湿度大，二是柜内底部封堵不满足现场环境。 4.2 制定整改措施 4.2.1 加装新型智能除湿设备 在此之前，开关柜也有除湿装置，主要为加热除湿和空调冷凝两种方式。前者优点是体积小，本钱低，但相对耗能高；后者优点是除湿效果稳定，但体积大，使用本钱高。因此，班组采用半导

7、体制冷除湿方式来除湿。该除湿装置在一定电压作用下产生冷热效应，将冷凝器外表温度降至露点，从而使空气中的水分子凝结，经水槽聚集并引流排至密封空间外，实现降低开关柜内部空间的绝对湿度。 4.2.2 加强开关柜底部封堵和根底底部通风 防火隔板与防火堵料组合使用，对开关柜进行封堵。防火隔板也称防火防火隔板或不燃阻火板等，是由多种不燃材料压制而成，阻燃性能好，机械强度高，耐化学防腐蚀。在室外设备土建根底加装百叶窗或通风管。加强设备底部土建的通风，建议安装两个通风管，这样可以让底部气体产生对流，效果更佳，减少根底内部气体对设备的影响。 4.3 整改效果 经过对试验不合格的设备进行上述整改措施，湿度测试均合格，柜内的水雾、凝露异常情况得到改善。在2021年下半年的10kV开关柜局放试验中，试验总数为1692台，试验合格为1650台，合格率为97.5%，成功突破瓶颈。 5 结束语 供电运行维护部门应重视对10kV开关柜进行局放试验，对试验不合格的设备及时那个处理消缺，改善10kV开关柜内部运行状态，减少重大故障隐患，保证电网正常运行。同时提高供电可靠性，减少因设备缺陷导致的停电时间。另外，促进配网设备的选址优化，彻底勘查地理环境，防止恶劣环境对设备的不良影响，有利于设备更长久更稳定地运行。