由悬浮放电引发的绝缘放电缺陷带电检测及局放源定位分析

由悬浮放电引发的绝缘放电缺陷带电检测及局放源定位分析赵建利;侯宇嘉
【摘要】针对1起由穿心电流互感器等电位屏蔽悬浮放电引发的绝缘放电缺陷进行了局放图谱定性分析和局放源精确定位.在此基础上,经设备停电检查,确认该柜内穿心电流互感器等电位屏蔽为金属铜带,粘于穿心电流互感器内表面,等电位屏蔽与电流互感器内表面间存在气隙,属设计缺陷.该缺陷导致穿心电流互感器运行中产生局部放电,给设备的安全稳定运行带来了隐患.
【期刊名称】《内蒙古电力技术》
【年(卷),期】2018(036)006
【总页数】5页(P33-37)
【关键词】开关柜;等电位屏蔽;悬浮放电;局部放电;带电检测;电流互感器
【作者】赵建利;侯宇嘉
【作者单位】内蒙古电力科学研究院,呼和浩特 010020;内蒙古电力科学研究院,呼和浩特 010020
【正文语种】中文
【中图分类】TM83
0 引言
电力设备局部放电带电检测实践表明，开展电力设备局部放电带电检测，可以有效发现设备缺陷，避免电网故障的发生，为电力设备检修提供科学的决策依据。

随着
带电检测技术发展和电力设备检修周期的延长，为保障电力设备安全稳定运行电力设备带电检测尤其是局部放电带电检测必将成为今后需要长期开展的一项重要检测工作。

开关柜作为一类重要的电气设备，其安全稳定运行对电网安全至关重要。

对于开关柜而言，通过开展局部放电带电检测，提前发现设备内部缺陷并进行有效治理，将是保障电网安全稳定运行的重要手段之一。

目前，为更好地开展开关柜局部放电带电检测工作，国内外诸多科研机构、公司以及学者投入了大量的人力物力对电力设备局部放电带电检测技术进行了深入的研究，例如格鲁布、莫克、上海华乘电气等公司以及清华大学刘卫东、上海交大的黄成军等[1-4]，均对局部放电带电检测技术及产品化进行了研究。

与此同时，国家电网、南方电网相关技术人员开展了电力设备局部放电现场测试技术应用研究。

对于开关柜局部放电现场带电检测而言，张灿华[5]研究了开关柜局部放电的特高频、暂态
地电压（TEV）、超声波联合检测技术；李海德、曹飞翔[6-7]研究了开关柜局部
放电的TEV、超声波联合检测技术；王流火、吕鸿等[8]采用TEV和超声波检测技术对开关柜局部放电缺陷进行了检测与分析；黄世龙、王晓辉等[9-10]对开关柜局部放电TEV产生原理进行了研究，对TEV检测传感器进行了设计和开发。

2017-07-07，在对某110 kV变电站10 kV开关柜进行局部放电带电检测过程中，发现该10 kV 901爬线柜柜后下部观察窗位置存在特高频局放脉冲信号，通过局
放图谱定性分析和特高频法局放源精确定位，最终判断信号来自开关柜内部，位于柜内穿心电流互感器（TA）位置。

2017-07-19停电检查，发现该柜内穿心TA等电位屏蔽存在由悬浮放电导致的绝缘放电缺陷。

该检测分析方法可为后期设备检修工作提供技术支撑，为预防设备故障的发生奠定技术基础。

1 局部放电带电检测
1.1 超声波局放检测
使用超声波局放检测法对10 kV 901爬线柜进行超声波局放检测，未见异常超声波局放信号，超声波检测数据如图1所示。

1.2 暂态地电压局放测试
使用TEV检测法对10 kV 901爬线柜进行暂态地电压局放检测，暂态地电压背景检测平均值为8 dB。

根据内蒙古电力（集团）有限责任公司ND/生技PG 049—201《电力设备带电检测技术规范》规定，暂态地电压检测值的相对值大于20 dB 为异常，而10 kV 901爬线柜暂态地电压检测值均在11～16 dB范围内，相对值均小于20 dB，暂态地电压检测未见异常。

图1 901柜局放超声带电检测数据
1.3 特高频局放检测
使用特高频检测法对10 kV 901爬线柜进行特高频局放检测，发现10 kV 901爬线柜特高频局放检测图谱异常，其特高频局放测试图谱数据如图2、图3所示。

图2 901柜特高频局放带电测试数据（高通且增益开模式）
图3 901柜特高频局放带电测试数据（高通且增益关模式）
分析图2、图3中特高频局放检测数据，发现10 kV 901爬线柜后下部观察窗位置存在特高频局放脉冲信号。

在图2所示高通且增益开模式下，特高频局放信号幅值为60 dB；局放信号脉冲幅值分布较分散，放电脉冲密度高，单周期图谱显示每簇脉冲幅值不一且脉冲间距不等，据此判断柜内存在绝缘放电的概率较大。

在图3中高通且增益关模式下，特高频局放信号幅值为50 dB；PRPS图谱显示工频相角270°附近出现1簇脉冲信号，脉冲数量较少，脉冲幅值分布较集中，单周期图谱显示1个工频周期出现1根单脉冲，具有悬浮放电特征。

综上所述，10 kV 901爬线柜特高频局放信号幅值较高的脉冲为悬浮放电特征，幅值较小的脉冲具有绝缘放电特征。

2 异常局放信号超声波精确定位诊断分析
使用局部放电检测与定位系统对10 kV 901爬线柜及相邻柜体检测到的特高频异
常局放信号进行定性分析并追踪局放信号的来源。

2.1 局放信号类型分析
10 kV 901爬线柜特高频局放信号示波器显示如图4所示。

由图4所示结果可以
看出，特高频脉冲信号较稳定，幅值较大的信号呈现出悬浮放电特征，脉冲数较少，以单脉冲信号为主，但单脉冲附近存在小幅值脉冲，小幅值脉冲信号幅值分布较分散，脉冲分布密集，综合判断为悬浮放电的概率较大，但不排除绝缘劣化的可能。

图4 901爬线柜特高频局放信号波形图(10 ms示波器)
2.2 局放信号横向定位分析
在10 kV 901爬线柜与1号主变压器进线柜前下部缝隙处横向放置红色、绿色特
高频传感器进行局放信号源横向定位分析，局放信号横向定位分析如图5所示。

现场测试时，绿色特高频信号上升沿与红色特高频信号上升沿重合，时差为0。

此时，局放信号源横向位于红色、绿色特高频传感器连线的中垂面上，即图5中黄
色直线所示的平面。

2.3 局放信号高度定位分析
在局放信号源横向所在平面沿竖直方向放置2个特高频传感器，绿色传感器放置
在10 kV 901爬线柜与1号主变压器进线柜后下部中间缝隙处，黄色传感器放置
在绿色传感器正上方，位置如图6所示。

现场测试时，绿色传感器检测到的特高
频局放信号上升沿超前黄色传感器检测到的特高频局放信号波形上升沿0.7 ns。

根据时差法及2传感器之间的距离计算得知，10 kV 901爬线柜局部放电源高度
距离地面约25 cm，即位于图6中黄色直线所示高度位置。

图5 局放信号源横向定位分析
图6 局放信号源纵向定位分析
2.4 局放信号深度定位分析
将红色特高频局放信号传感器放置在10 kV 901爬线柜前下部缝隙处，黄色传感器放置在10 kV 901爬线柜后下部缝隙处，位置如图7所示。

现场测试时，黄色特高频局放信号上升沿超前红色波形上升沿0.65 ns。

根据时差法及2传感器之间的距离计算得知，10 kV 901爬线柜局部放电源深度距离柜后65 cm处，即位于图7中黄色直线所示位置。

结合901爬线柜设计结构图，分析认为该放电源位于901爬线柜与1号主变压器进线柜L2相穿心TA处。

图7 局放信号源深度定位分析
3 901爬线柜停电检查
对10 kV 901爬线柜进行停电检查及局放异常原因分析。

经检查，发现901爬线柜与1号主变压器进线柜间穿心TA等电位屏蔽存在设计缺陷，等电位屏蔽为金属铜带，粘于穿心TA内表面，等电位屏蔽与TA内表面间存在气隙，导致该处存在悬浮放电并伴有绝缘放电特征。

现场检测结果如图8所示。

4 结语
图8 901爬线柜现场停电检查结果
通过对10 kV 901爬线柜进行局部放电带电检测，有效地发现了901爬线柜与1号主变压器进线柜间穿心TA等电位屏蔽存在设计缺陷。

该缺陷导致穿心TA处存在悬浮放电并伴有绝缘放电特征。

该缺陷的精确定位和精准查找，为后期设备检修工作开展提供了技术支撑，也为预防设备故障的发生奠定了技术基础。

【相关文献】
[1]Weidong L,Yulong H,et al.UHF Sensing and Locating of Partial Discharges in
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[5]张灿华.基于特高频、超声波、TEV局部放电检测技术的应用及研究[D].济南：山东大学，2015.
[6]李海德.基于TEV与超声波的高压开关柜局部放电检测方法研究[D].北京：华北电力大学，2013.
[7]曹飞翔.基于TEV、超声波联合检测的开关柜局部放电诊断研究[D].北京：华北电力大学，2017.
[8]王流火，吕鸿，王增彬，等.开关柜局部放电检测技术的应用研究[J].广东电力，2014，27（4）：91-94.
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[10]丁薇，彭晶，宁威.一起35 kV开关柜典型故障的局放带电检测及原因分析[J].云南电力技术，2016，44（3）：92-95.。