开关柜局部放电检测技术研究范文

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《电气制造杂志》2014年第七期

1超声法

局部放电前，放电点周围的电场应力、介质应力和粒子力处于平衡状态，局部放电是一种快速的电荷释放或迁移过程，导致放电点周围的电场应力、机械应力与粒子力失去平衡状态而产生振荡变化，导致放电点周围介质的振动现象，从而产生声波信号[2]。放电强度的大小决定了电场应力、机械应力和粒子力的振荡幅度，也就直接决定了声波幅值的大小。超声波放电检测就是基于探测放电所发出的声波信号来进行测量分析的。局部放电看起来像一次小的“爆炸”，它激励出机械波在绝缘体中传播，此波能用合适的传感器检测到。传感器的输出可用传统的数据采集系统分析，检测到的信号形状依赖于信号源、检测仪器以及使用的传感器。绝缘子、母线排表面放电导致的振动幅值较大，方便使用超声波方法进行测量。超声检测法的测量原理如图2所示。

2典型案例

案例1：2013年11月21日，检修人员使用UltraTEVplus+便携式局部放电检测仪在对110kV某变电站室内10kV开关柜进行局部放电带电检测时，发现216开关柜的超声数据和TEV数据均有异常，如表1所示。虽然表面上看216开关柜测试数据并没有超出规程规定，但是与相邻柜比稍稍偏高，工作人员根据经验，初步推断该216柜内存在局部放电，在检查过程中发现，电缆夹层中出线电缆有人耳可以听见的明显放电声音，使用仪器测量超声信号为26dB（电缆夹层超声背景为－5dB），说明电缆内部存在着较强的局部放电现象。

随后，工作人员在使用TPD－1型末屏放电检测仪对该处进行测量和定位，确定其发生局部放电的部位位于电缆夹层上楼板与电缆交叉处附近，其放电特征如图3所示。由图3a和图3b对比可以明显看出，该处放电属于局部放电的典型图谱之一，在一个周期（20ms）内有两次放电脉冲，且脉冲幅值一个较大为1mV，一个稍小为0.5mV，这是由于正负极性的电晕起晕电压和电晕能量不同造成。由图3c可以看出其放电是连续性的，即每个周期都有。在停电检修过程中，发现216开关柜B相出线电缆接头附近绝缘护套破损严重，而且故障周围包括相邻相电缆均有明显的烧蚀痕迹。将截下的故障电缆进行解体检查后，经过分析论证，发现电缆在安装敷设过程中随意拉拽磕碰，由外力破坏造成电缆接头处的护套多处破损，甚至已经损害到电缆的主绝缘，如图4所示。而且电缆头的制作工艺不到位，半导体层处理不净，解体后发现异物，最终造成该处产生悬浮电位放电。案例2：2014年3月6日，检修工作人员在对110kV某变电站的室内10kV开关柜进行局部放电检测时，发现231开关柜空隙的超声信号较强，超声指示灯为红色，用局放仪器所配耳机能够听到明显的“嘶嘶”的放电声音。并且TEV数值也比相邻开关柜大很多。试验数据如表2所示。工作人员通过231开关柜后门观察窗可以看到231线开关柜B相出线电缆有明显可见的放电电弧，并且在B相电缆接头附近一整圈的绝缘护套已经在该电弧持续作用下产生了严重的损毁，如图5所示。

将该线路重新制作电缆接头，恢复送电之后，放电信号消失，测试结果正常。根据解体情况及运行经验可以得出，当地重工业发达，环境污染严重，由于电缆接头的制作工艺不良，使得电缆金属护套密封不严，绝缘带层间不可避免地会有气隙和杂质，继而发生电缆内部的局部放电。随着局部放电的持续发展，最终导致了电缆一整圈的圆环放电现象。开关柜的上部与外界虽然有气孔相连，但开关柜内的空气流通速率不够大，且当湿度和灰尘较大时，就易使其设备表面积污，发生闪络。

3结束语

这两起案例都是在发现开关柜的局部放电试验数据异常后，进而检查发现出线电缆存在绝缘故障，及时采取有效措施，避免了事故的进一步扩大。为避免此类事故的再次发生，这就对电缆的生产厂家的屏蔽、护层和接头等一系列制造工艺提出了更高的要求。在电缆安装敷设过程中，施工人员应当严格遵守GB50168—2006《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》，避免由于地面拖拉摩擦，铠装压扁、弯曲半径过小等造成的外力破坏电缆，从而导致绝缘事故的发生。

此外，对于开关柜局部放电的检测不能单纯以数据是否超过规程要求为准。对于某些案例，虽然试验数据不超规程要求，但也不可以轻易下结论，判定设备合格。应当在大量的试验数据中寻找“异常者”。采取多种局部放电检测手段，综合分析，这样才能更好地补充和完善现有规律，提高电气设备安全稳定运行的可靠性。

作者：李冬安冰罗涛张志翀刘振华马瑞存刘刚单位：冀北电力有限公司廊坊供电公司