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    開關柜局部放電檢測與處理對策研究

    發布時間:2018-10-16

    ?浙江天際互感器有限公司 ?鄭宣

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    摘要:開關柜在運行的時候,其內部材料會受到外部環境以及自身材質等方面的影響,使的性能不斷的下降,增加了局部放電的速度,局部放電又大幅度的降低了自身的性能。為此本文將針對于這一問題開展論述與分析,在分析局部放電概念與特征的基礎上,對于局部放電檢測技術與分析手段。

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    關鍵詞:開關柜;局部放電;檢測技術

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    引言

    隨著現代社會對于電力系統質量的要求越來越高,用電安全、可靠等重要程度愈來愈大。開關柜等成套設備廣泛的應用到各個變電站,為此保證其可靠的運行變得十分重要。開關柜長期的在高溫、振動以及高壓的環境下工作,絕緣性能不斷的下降,為此會出現局部放電情況。依據相關部門的統計,絕緣老化占據總事故的比例在45%以上,其中大部分都是因為局部放電引起的。為此檢測設備的局部放電情況,是預防故障發生的重要方法。

    1?局部放電的種類分析

    1.1沿面放電

    一般在絕緣介質的表面會出現沿面放電的情況,這種局部放電的模式為特殊氣體放電,電力電纜以及絕緣套管的端部等模塊較為常見的就是沿面放電。在介質內部的電場強度低于電極邊緣氣隙的電場強度,介質沿面的擊穿電壓相對降低,放電就會出現在絕緣介質的表面。一般電壓波形、電場分布以及介質表面的情況都會影響沿面放電的電壓,為此沿面放電是極為不穩定的。

    1.2內部放電分析

    對于固體絕緣材料來說較為常見的為內部放電,這是因為在生產絕緣介質的時候,材料與工藝缺陷等問題難免會出現,在受到高壓作用的時候,內部缺陷就有可能出現局部擊穿或重復性擊穿的情況。為此介質自身的性能、氣隙大小、缺陷的位置等都是會對于內部放電產生重要的影響。

    1.3懸浮電位放電

    懸浮放電一般是因為在高壓設備導體的結構設計存在不足或者是因為外部原因導致其出現不良斷開,最后使得這一部件處在高壓電極與低壓電極之間依據阻抗比活動分壓出現放電。在出現懸浮電位的時候,其附近的場強通常會較為集中,同時四周的絕緣介質也會遭到破壞。為此在電氣設備內部的高電位金屬部件或者是處于地電位金屬模塊容易產生懸浮電位。

    1.4電暈放電

    一般在氣體含有的電壓導體周邊會出現電暈放電的情況,比如高壓輸電線路或者是變壓器等,這些高壓設備的高壓接線端子因為長期的曝露在空氣內,為此出現電暈放電的概率較大。電暈放電其體現的為典型、極不均勻的電場特征,很好外界條件變化都是會對于電暈電壓產生較大的影響,比如電極的形狀、外加電壓以及氣體密度、極間距等。

    2?開關柜局部放電的檢測對策

    2.1地電波檢測

    高壓開關柜絕緣層出現局部放電的時候會產生電磁波,但是開關柜的金屬外殼可以將大部分的電磁波屏蔽掉,只有一小部分會通過金屬殼體傳播出去,還會產生一個地電波通過金屬殼體外表面傳向地下。地電波的范圍一般在幾毫伏與幾伏之間,上升的時間較短。為此可以將探頭設置在工作狀態的開關柜外表面,來檢測局部放電活動。

    2.2超聲波檢測

    超聲波的檢測其屬于機械振動波的一種,從能量的角度來說,局部放電的過程就是能量的瞬間爆發,電能可以通過聲光熱以及電磁能的模式釋放出去,對于電氣擊穿出現在空氣的間隙,瞬間就可以完成放電,這個時候電能會在一瞬間轉化為熱能,放電中心的氣體受到熱能的作用會出現膨脹,通過聲波向外傳播,傳播區域內部的氣體被加熱之后形成一個等溫區域,其溫度會超出環境溫度。這些氣體在冷卻之后開始收縮,產生后續波,后續波的頻率與強度較小,不過具有較寬的頻帶,超聲波的頻率一般會大于20kHz,為此局部放電的區域較小,局部的放聲源就是點聲源。

    2.3超高頻檢測法

    隨著時間的發展,局部放電所產生的電磁振動會產生電磁波,在固體與氣體的介質內,局部放電的脈沖會出現較為豐富的電磁波超高頻分量,最大可以達到GHz的規模。局部放電的信號檢測可以通過兩個探頭開展,將探頭檢測到的信號時間順序為依據,放電源距離比較近,就會先被檢測到。隨著探頭位置的變化,可以將放電源的大致位置逐漸的判斷出來。還可以通過多個探頭,將探頭檢測局部放電信號的時間差通過方程組的模式得到放電源的三維空間坐標,最后獲取放電源的位置。這種方法具有較高的靈敏度,同時具有較好的抗干擾能カ,在開關柜上一般具有小縫隙,不用考慮在完全封閉的條件下難以滿足檢測的實際需求。

    2.4綜合檢測技術

    不管是采用哪種的檢測技術都是存在一定的局限性,無法將開關柜的運行情況全面、客觀的表現出來,有的時候還會出現誤判的危險。因為各種放電類型能量的釋放形式存在比較大的區別、各種檢測法方法靈敏度與實用性能也存在比較大的差異,為此在對于開關柜局部放電檢測的時候,可以綜合上述的幾種手段開展綜合的檢測,以地電波檢測為主,超聲檢測與超高頻檢測方法為輔助的模式。

    3?部放電的綜合分析

    對于局部放電的綜合分析,一般含有以下幾種。首先為橫向分析法,對于一個開關室內部的開關柜檢測數據進行橫向比較,如果其中的一個開關柜檢測結果大于為其他開關柜的測試結果,我們就可以斷定設備存在設計缺陷;其次為趨勢分析法,對于同一個開關柜不同時間的檢測結果進行分析,通過縱向的比較判斷開關柜的運行情況。這種模式需要定期的對于開關柜進行檢測,保留每一次的檢測結果,通過走勢分析局部放電的情況。

    最后為閥值的比較,提供檢測判斷的閥值,同開關柜的檢測結果進行比較分析,其結果可以看作為開關柜的運行情況。具體的閥值如下所示:開關室內背景的測試數值在20dB之下,如果某一些測試的數值在20-30dB的時候則是需要對這一開關柜密切的關注其運行的情況,如果某一個開關柜的檢測數值在30dB以上的話,這改開關柜具有局部放電的情況,需要通過定位技術對于放電位置進行檢測。

    結束語

    局部放電的情況較為復雜,一般在絕緣內部擊穿場強相對較低的位置容易出現,為此在實際檢測的時候需要選擇合理、適當的檢測與分析方法,及時的排除相關故障,保證電力系統的正常運行。

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