35 kV开关柜局放带电检测数据异常分析

姚 宁，李 凯，樊昱皓

（国网山西省电力公司运城供电公司，山西 运城 044000）

35 kV开关柜局放带电检测数据异常分析

姚 宁，李 凯，樊昱皓

（国网山西省电力公司运城供电公司，山西 运城 044000）

介绍了开关柜局部放电带电检测常用的两种方法，对某110 kV变电站35 kV开关柜暂态地电压检测和超声波检测过程中出现的异常数据与放电信号进行了综合分析，通过两种方法结合判断出异常开关柜的放电类型，并进行了验证与有效处理。

开关柜；暂态地电压；超声波

0 引言

开关柜是以断路器为主的成套电气设备，其主要用于电网系统中的发电、输电、配电以及电能的转换等。它主要是由断路器（高压开关）、控制、测量、保护装置、母线、外壳和支持件等组成。开关柜的故障类型一般可分为五类分别为：拒动/误动故障、绝缘故障、开断与关合故障、载流故障、外力及其他故障。中国电力科学研究院对1989—1997年和2002年40.5 kV以下开关设备的故障类型进行了统计分析，其中，绝缘与载流性故障占所有故障类型的30%~53%[1]，而这两种故障均与局部放电现象密切相关，都可以通过局部放电检测技术检测出来。因此，对开关柜进行局部放电带电检测可及时发现开关柜存在的绝缘、过热等潜在缺陷，有效减少开关柜内设备发生故障的概率。

1 开关柜局部放电检测方法

经过多年的现场应用和经验表明，对开关柜进行局部放电检测最为有效的方法是将TEV（暂态地电压）和超声波两种检测方法相结合。由于暂态地电压检测原理为电容耦合式，为了能有效地检测出开关柜局部放电信号，现场检测时暂态地电压传感器一定要与金属柜体紧密接触。进行开关柜超声波检测时，由于超声波传感器为敞开式[2]，因此，测试时传感器应接近开关柜表面缝隙、观察窗、测温孔等部位（不应紧贴开关柜，以保证传感器与设备间有空气通道），测试时还应保持传感器静止状态，避免因传感器抖动而影响测试结果（注意：检测时用耳机先听被检测设备有无放电声音，监听到放电声音后再判断放电的严重程度）。

2 某110 kV变电站35 kV开关柜局部放电检测数据异常分析

2016年7月6日电气试验人员对某110 kV变电站35 kV高压室所有开关柜进行了暂态地电压、超声波局部放电检测。根据现场开关柜实际结构选择前中、前下、后上、后下4个测试点首先进行暂态地电压测试，测试数据如表1、图1所示。

表1 暂态地电压测试数据

由表1可知开关柜暂态地电压测试数据在23 dB～46 dB范围内波动，由图1可看明显出I段电压互感器开关柜后上、后下部位暂态地电压数值明显高于同排其他开关柜。由于开关室环境背景值为21 dB，通过计算各开关柜暂态地电压测试数值与环境背景值得差值，发现I段电压互感器后上、后下部位测试值与环境背景值的差值大于20 dB，超过规定值，因此需要结合超声波等检测手段查找该开关柜暂态地电压值偏高的原因。

在对高压室所有开关柜进行超声波检测时，发现35 kV I段电压互感器开关柜后部缝隙处能监听到放电声音（其他开关柜均无放电声音），超声波信号异常。为了寻找异常信号最强处，对该开关柜进行多点定位检测，发现在开关柜柜体后中下位置的通风孔处超声波信号幅值最大，放电声音最为强烈，测试图谱如图2所示。

图1 暂态地电压测试数据横向对比图

b相位图谱

图2 超声波测试图谱

由图2可知，该开关柜后中部位置通风口处超声波信号周期最大值为26 dB，频率成分2＞频率成分1，1个工频周期有2簇脉冲信号，放电脉冲波形稳定。将暂态地电压和超声波2种测试模式下的数据结合，综合分析可确定该开关柜后中下部存在严重放电现象。由于暂态地电压检测对悬浮放电模型、电晕放电模型、绝缘子内部放电模型敏感，对表面放电模型不敏感。超声波检测对沿面放电模型、绝缘子表面放电模型、悬浮放电模型、电晕放电模型敏感，对内部放电模型不敏感。因此可初步判断该开关柜放电类型为悬浮放电或者电晕放电。为了更加准确地分析局部放电信号的类型，使用示波器对局部放电信号进行了展开分析，如图3、图4所示。

图3 10 ms示波器波形图

由图3所示的特高频信号，可以观察到1个工频周期（20 ms） 出现一大一小2簇放电脉冲，正负半周2簇放电脉冲信号不完全对称，每簇放电脉冲幅值大小不一，大脉冲相位分布宽度较宽，小脉冲相位分布宽度较窄。当每簇脉冲展开到200 ns如图4所示，可以观察到1簇放电脉冲当中的每个放电脉冲基本等间距分布，结合典型放电特征与实际经验综合判断该放电类型为金属表面的电晕放电。

3 缺陷处理

初步分析该开关柜放电可能是以下原因造成：柜内金属部件安装或制造工艺较差，造成金属部件有毛刺或伤痕，引起电晕放电；开关柜在安装过程中由于疏忽，遗留凸起金属物在柜内，引起电晕放电；开关柜在长期运行过程中，由于振动等原因，导致金属部件接触不良，引起电晕放电。利用停电检修机会，试验人员对35 kV I段电压互感器开关柜进行交流耐压，发现该开关柜内A、B两相接地铜排接头部位有明显放电现象，仔细检查发现接地铜排接头部位螺丝松动，将松动螺丝进行紧固处理后，再做交流耐压试验，无放电现象。带电运行后，该开关柜暂态地电压和超声波测试数据均合格。

图4 200 ns示波器波形图

4 结论

通过上面分析可发现TEV检测方法和超声波检测方法都有一定的局限性，不能准确地检测到所有类型的放电，但两者之间可以较好地互补，因此，现场将两种检测技术结合对开关柜进行全方位的局部放电检测，可以提高检测结果分析的准确性和可靠性。

[1] 吕军，彭江.GIS特高频与超声波局部放电检测 [M].北京：中国电力出版社，2015：20-50.

[2] 国家电网公司输变电设备状态检修规程：Q/GDW 1168—2013 [S].北京：中国电力出版社，2013.

Abnormal Data Analysis of Partial Discharge Detection in 35 kV Switchgear Cabinet

YAO Ning,LI Kai,FAN Yuhao
（State Grid Yuncheng Power Supply Company of SEPC,Yuncheng,Shanxi044000,China）

This paper introduces twomethods commonly used in the detection oflive discharge ofswitchgear.The abnormal data and discharge signals in the transient voltage detection and ultrasonic detection of a 35 kV switchgear in a 110 kV substation are analyzed synthetically.The discharge type ofthe abnormal switchgear is judged and effectivelytreated.

switchgear cabinet;transient earth voltage;ultrasonic wave

TM591

A

1671-0320（2017）05-0043-03

2017-04-26，

2017-07-21

姚 宁（1987），女，山西运城人，2011年毕业于太原理工大学电力系统自动化专业，硕士，工程师，从事电气设备修试工作；李 凯（1984），男，山西运城人，2016年毕业于华北电力大学电气工程及其自动化专业，硕士，工程师，从事高压电气试验工作；樊昱皓（1968），男，山西运城人，技师，从事高压电气试验工作。