高压开关柜局部放电检测技术研究应用(修改20130925)

高压开关柜局部放电检测技术研究应用胡海敏国网上海市电力公司市区供电公司一、开关柜局放检测概述二、开关柜的主要缺陷三、局部放电理论四、开关柜局放检测的重要性五、开关柜局放检测技术六、开关柜局放缺陷模拟及特性研究七、开关柜局放检测设备介绍八、现场测试及关键技术九、案例一、概述高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。电站数量主网设备35kV及以上变电站10512135kV变电开关站16配网设备10kV户外站2898517310kV路灯站4010kV配电环网站142410kV配电开关站811开关柜数量主网设备35kV开关柜241352910kV开关柜3288配网设备10kV环网柜142872432810kV开关柜10041开关柜的运行状态对电力系统供电可靠性具有重大影响。局部放电检测是反映开关柜绝缘状况的有效手段高压开关柜的局放检测与故障诊断，是开关柜类设备实现状态检修的重要状态信息量，是保证设备安全可靠运行的关键。一、概述高压开关柜由于在设计、制造、安装和运行维护方面存在着不同程度的问题，因而事故率比较高。同时因污秽、绝缘薄弱、小动物侵入等原因常引发事故。开关柜绝缘事故原因分析主要有以下方面：1、爬距及空气间隙不够2、制造装配质量及工艺不良3、接点容量不足或接触不良4、环境条件影响二、开关柜的主要缺陷三、局部放电局放概念：在开关柜绝缘系统中，各部位的电场强度存在差异，某个区域的电场强度一旦达到其击穿场强时，该区域就会出现放电现象，不过施加电压的两个导体之间并未贯穿整个放电过程，即放电未击穿绝缘系统，这种现象即为局部放电。内部放电悬浮放电电晕放电表面放电三、局部放电※不同类型的局部放电的特征不一样※同一类型的局放在不同绝缘介质中放电特征不一样三、局部放电局部放电对绝缘产生的破坏作用可归纳为以下形式：1、带电质点的轰击2、热效应3、化学生成物4、辐射效应5、机械力的效应四、开关柜局放检测的重要性绝缘劣化、缺陷是破坏性的，会引起高压电气设备的损坏绝缘系统故障很难在例行维护中被发现；意义：确定局部放电现象是否存在；避免供电损失；对设备状态进行评估；实现状态检修，达到设备运行安全可靠、检修成本合理的目的；提高供电可靠性。五、开关柜局放检测技术局部放电的能量形式电（TEV、UHF、HFCT传感器）光（某些特定位置放电能够通过观察窗看到）热（红外，由于开关柜的全封闭结构，检测效果有限）声（超声传感器）气体（臭氧等，能够嗅到）五、开关柜局放检测技术目前采用的开关柜局放检测技术直接法：视在放电量GB/T7354-2003局部放电测量DL/T417-2006电力设备局部放电现场测量导则IEC60270-2000高压测试

间接法：TEV、超声波、超高频、声电联合检测五、开关柜局放检测技术暂态地电压(波)TransientEarthVoltage（TEV）五、开关柜局放检测技术暂态地电压（地电波、TEV）3~100MHz

波导壁开缝激发磁场电容耦合式TEV传感器五、开关柜局放检测技术超声波（AE、Ultrasonic）>20kHz接触式（压电式）超声波传感器(AE)：贴在电力设备表面，检测局放产生的超声波信号在电力设备表面金属板中传播所感应的振动现象，开放式（敞开式）超声波传感器(Ultrasonic)：检测放电产生的超声波信号在空气中传播时的振动现象五、开关柜局放检测技术12345671、防护网；2、外壳；3、推向锥、4、阻尼匹配金属圆片；5、压电陶瓷晶片；6、固定座、7、电极图:开放式超声传感器结构图五、开关柜局放检测技术超声波外差技术五、开关柜局放检测技术特高频（UHF）0.3-3GHzUHF法的基本原理是通过UHF传感器对电力设备局放产生的超高频（0.3-3GHz）信号进行检测，从而判断设备局部放电状况，实现绝缘状态的判断，而由于现场干扰主要集中于0.3GHz频段以下，因此UHF法能有效的避开干扰信号，具有较高的灵敏度和搞干扰能力，可实现局放带电检测、定位、故障类型判断等优点。综合检测技术无论哪种检测方法均有一定的局限性，无法将开关柜的运行状态客观、全面、真实的反映出来，还会出现误判的可能。由于放电类型能量的释放形式不同、各种检测方法的实用性与灵敏度也存在差异，所以在对开关柜局部放电检测过程中，要将上述检测手段综合应用。五、开关柜局放检测技术六、局放缺陷模拟及特性研究六、局放缺陷模拟及特性研究

针尖模型悬浮电极

金属微粒绝缘气隙六、局放缺陷模拟及特性研究

针尖

局放仪信号示波器TEV示波器UHF示波器超声六、局放缺陷模拟及特性研究

悬浮

局放仪信号示波器TEV示波器UHF示波器超声六、局放缺陷模拟及特性研究

颗粒

局放仪信号示波器TEV示波器UHF示波器超声六、局放缺陷模拟及特性研究

绝缘

局放仪信号示波器TEV示波器UHF示波器超声六、局放缺陷模拟及特性研究

缺陷模型针尖放电悬浮放电微粒放电气隙放电放电电压5kV3.5kV5kV2kV放电量50～65pC280～320pC12～25pC55～300pC稳定性较好好一般较好TEV可测性可测可测可测可测UHF可测性可测（*）可测可测可测AE可测性可测可测可测可测TEV频谱3~30MHz5~25MHz5~20MHz5~30MHzUHF频谱100～250MHz200~900MHz300~900MHz150~1500MHzAE频谱10~120KHz20~160KHz20~120KHz20~120KHzTEV信号峰峰值0.4V1.2V0.1V0.1VUHF信号峰峰值0.015V2V0.5V2VAE信号峰峰值0.4V0.5V2V0.015V*注：空气中针尖电晕的放电频率小于300MHz，采用超高频法测灵敏度较低；手持式局放测试仪采用TEV及超声波两种测试方法；检测各种类型放电现象；显示局部放电幅值大小、脉冲数、及放电烈度；采用彩色LCD屏幕；有自检功能；体积小、使用方便；采用长寿命的可充电锂电池；现场检测，不用停电、不用提供试验源。数据存储功能，数据管理软件七、局放检测设备七、局放检测设备进口设备带数据存储检测设备手持式局放测试仪现场测试TEV现场测试超声现场测试七、局放检测设备地电波检测结果异常的几种情况说明测试值<10dB无故障10<测试值<20dB关注、缩短检测周期测试值>20dB声电联合检测，判断信号源背景稳定情况下测试值—背景值>10dB声电联合检测，判断信号源本次测试值—上一周期测试值>10dB

趋势分析超声波检测结果异常情况说明测试值＞6dB且有明显放电声音明显声音信号可以通过耳机监听七、局放检测设备局放定位系统（定相、定位、定性）发现局部放电的存在；判断局放类型；对存在局部放电的具体位置定位、定相；判断局部放电严重程度高标准、先进设计；七、局放检测设备七、局放检测设备TEV检测定位仪特高频超声联合检测定位系统上海各供电公司状态检修车配备七、局放检测设备TEV检测定位UHF检测定位第一步：高压电力设备数量多，局部放电破坏严重，但概率不高，利用手持式巡检仪器，对所有站的快速简单的测试，利用信号幅值等信息，快速排除80-90%运行正常的设备。手持式仪器，使用简单，测试快速。第二步：对怀疑存在问题的10-20%的高压设备，利用局部放电定位系统，进行进一