TEV与UHF技术在开关柜局部放电检测中的应用

岳彩鹏，侯宪法，董　亚（国网山东省电力公司聊城供电公司，山东　聊城　252000）



TEV与UHF技术在开关柜局部放电检测中的应用

岳彩鹏，侯宪法，董亚
（国网山东省电力公司聊城供电公司，山东聊城252000）

摘要：10 kV、35 kV金属封闭式开关柜在变电站广泛使用，其运行安全直接影响整个变电站的供电可靠性。开关柜内的绝缘缺陷或劣化、接触不良等都会成为威胁其安全稳定运行的隐患，而通常这些隐患在设备运行、例行试验条件下不容易被发现。介绍暂态对地电压与特高频技术，通过同时运用两种技术，成功检测出一起35 kV开关柜缺陷案例。

关键词：开关柜；局部放电；暂态对地电压；特高频

0　引言

10 kV、35 kV金属封闭式开关柜在变电站广泛使用，其运行安全直接影响整个变电站的供电可靠性。因此对开关柜运行状态的监测及对故障的预判和合理检修是保证开关柜设备安全可靠运行的关键［1］。

开关柜封闭的金属箱体上有接缝和小的玻璃窗，局部放电时所产生各种电磁波信号可以由此泄漏出来，从而可在箱体外空间或箱壳表面进行局部放电的检测［2］。目前，对开关柜设备局部放电的检测方法主要有脉冲电流法、暂态对地电压（TEV）法、超声法、特高频（UHF）法等。无论哪种检测方法均有一定的局限性，针对这种情况，可采用多种测试方法联合检测，取长补短，往往能达到事半功倍的效果。介绍一起案例，通过同时应用TEV与UHF两种方法，成功检测出开关柜内均压弹簧与母线套管内壁导电层未可靠接触的缺陷。

1　TEV法、UHF法检测原理

1.1TEV检测技术

当开关设备发生局部放电现象时，带电粒子会快速地由带电体向接地的非带电体快速迁移，如设备的柜体，并在非带电体上产生高频电流行波（3～100 MHz），且以光速向各个方向快速传播。受集肤效应的影响，电流行波往往仅集中在金属柜体的内表面，而不会直接穿透金属柜体。但是，当电流行波遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时［3］，电流行波会由金属柜体的内表面转移到外表面，并以电磁波形式向自由空间传播，且在金属柜体外表面产生暂态地电压。

1.2UHF检测技术

局部放电检测UHF法基本原理是通过UHF传感器对电力设备中局部放电时产生的特高频电磁波（300 MHz≤f≤3 GHz）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。由于现场的电晕干扰频率主要集中在300 MHz以下，UHF法能有效地避开电晕干扰，具有较高的灵敏度和抗干扰能力［4］。

2　应用实例

2.1TEV测试情况

2015-04-28，在对开关柜进行局部放电专项测试时，发现某220 kV变电站35 kV开关室开关柜局部放电异常。该35 kV开关柜为厦门ABB开关有限公司产品，2009年投运。试验人员首先采用UltraTEV Plus+测试仪，利用暂态地电压（TEV）法进行普测，测试数据如表1所示。

表1　 35 kV部分间隔开关柜TEV测量结果　dB

TEV测试，信号幅值最大在300与300-1间隔后面的下部，因此怀疑在300间隔与300-1间隔开关柜后面下部存在异常。至于放电源的确切位置，TEV测试法无法判断。

2.2UHF测试情况

随后采用JD-S100变电站局放带电检测系统进行特高频法测试，在300-1隔离开关间隔柜与300间隔柜附近存在明显异常的放电信号，如图1所示。

图1　 300-1隔离开关间隔柜与300间隔柜特高频信号

为了确定异常信号的来源，采用特高频时间差法对信号源进行定位分析，将标识为紫色的特高频传感器安放在300-1隔离开关间隔柜上端，标识为绿色的特高频传感器安放在300间隔柜上端，现场结果如图2所示。

图2　 300-1隔离开关间隔柜与300间隔柜同步测试结果

由图2可以看到，紫色标识的特高频信号在时间上超前于绿色标识的特高频信号，因而，特高频信号应源自300-1隔离开关间隔柜。

为了确定信号源在300-1隔离开关间隔柜中的位置，将标识为紫色和绿色的特高频传感器分别安放在300-1隔离开关间隔柜的上端和下端，现场测试结果如图3所示。

图3　 300-1隔离开关间隔柜特高频时间差定位测试结果

由图3可以看到，绿色标识的特高频信号在时间上超前于紫色标识的特高频信号，因而，特高频信号源应该位于300-1隔离开关间隔柜的下端。

为了进一步确定放电源所处的位置，采用高频法进行辅助定相测试，将3个高频电流传感器（分别标识为黄色、紫色和绿色）依次套接在35 kV II组电容器相连的A、B、C三相电缆上，测试结果如图4所示。

图4　放电源定相测试

由图4可以看到，B相（紫色标识）信号在极性上与A（黄色标识）、C（绿色标识）两相的相反，且前者幅值明显大于后者，因而，放电信号源自B相。

综合上面的测试结果，结合300-1隔离开关间隔柜的内部结构，可以初步判断放电源应该位于该开关柜下端的B相套管。

3　停电检查情况

2015-06-19，对该站35 kV开关室300间隔与300-1间隔进行停电检查处理，发现300-1隔离开关间隔柜与300间隔B相穿柜套管均压弹簧及穿柜套管内壁均存在明显黑色放电痕迹，母线均压弹簧因放电已出现明显豁口，套管内表面受烧损并形成面积约6 cm2，最深达2 cm的凹坑，与带电测试结论一致。判断为穿柜套管内均压弹簧与套管内壁接触不良形成悬浮电位造成放电，长期累积导致缺陷的形成。缺陷照片如图5、图6所示。

图6　均压弹簧烧毁情况

图5　穿柜套管烧毁情况

4　结语

采用TEV与UHF两种测试方法联合检测，对开关柜设备缺陷的检测与定位是非常有效的，同时结合高频电流传感器还能对缺陷进行定相。

目前已发现多起类似的缺陷，可以看出ABB公司这种穿柜套管内均压弹簧的固定方式不是很合理，随着开关柜运行时间的积累，势必会造成均压弹簧固定松懈，导致均压弹簧与穿柜套管内壁接触不良，形成悬浮电位。因此对存在这种穿柜套管结构的开关柜应加强关注，发现有异常放电信号时，缩短测试周期进行跟踪测试，必要时进行停电更换。

对电气设备的安装质量验收应进行严格把关，特别是重点检查母线套管均压弹簧与套管内壁导电层的固定情况，坚决杜绝设备“带病”投入运行。

针对现场的具体情况，综合运用多种局部放电检测手段，取长补短，可提高测试的准确性与可靠性。

参考文献

［1］章涛，王俊波，李国伟．10 kV开关柜局部放电检测技术研究与运用［J］．高压电器，2012，48（10）：100-104．

［2］任明，彭华东，陈晓清，等．采用暂态对地电压法综合检测开关柜局部放电［J］．高电压技术，2010，36（10）：2 460-2 466．

［3］王勇，王劲，黄炎光．开关柜带电局放检测技术在广州电网的应用［J］．高电压技术，2009，35（12）：122-125．

［4］陆忠，朱卫东，陈桂文，等．多种局部放电检测手段诊断开关柜放电缺陷［J］．高压电器，2012，48（6）：94-98．

App lication of TEV and UHF in Sw itchgear Partial Discharge Tests

YUE Caipeng，HOU Xianfa，DONG Ya
（State Grid Liaocheng Power Supply Company，Liaocheng 252000，China）

Abstract:Metal-enclosed 10 kV and 35 kV switchgears are widely used，the operating security of which directly affects reliability of substations．Defects such as insulation degradation and poor contact are difficult to be detected under the normal operating and routine tests．Test technologies of transient earth voltage（TEV）and ultra-high frequency（UHF）are introduced．In a case of 35 kV switchgear，two technologies are applied，and the defect is discovered successfully．

Key words:switchgear；partial discharge；transient earth voltage；ultra-high frequency

中图分类号：TM591

文献标志码：B

文章编号：1007-9904（2016）02-0078-03

收稿日期：2015-09-15

作者简介：

岳彩鹏（1984），男，工程师，从事高压试验检修工作；

侯宪法（1974），男，工程师、技师，从事高压试验检修工作；董亚（1977），女，技师，从事高压试验检修工作。