暂态地电压局部放电检测技术

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二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的声音测量法(3)
电缆终端、接头等部件的内部放电导致的 振动幅度较小,难以采用超声波方法测量; 绝缘子、母排导致的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; 超声波传感器的类型对检测结果也有一定 的影响,压电式与开放式各有优势;
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一、高压开关柜的故障特征
开关柜究竟有哪些类 型的故障?
开关柜的主要故障 形式又是什么?
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一、高压开关柜的故障特征
开关柜的故障类型及统计结果。
2004-2005年度中高压开关设备故障统计
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拒动故障,主要是机构等机械原因;
误动故障,主要是二次控制回路原 因;
绝缘故障,主要是缺陷、爬电、闪 络等;
带电体
开关柜金属盘
传感器绝缘层 传感器主体 引出线
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二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的声音测量法(1)
局部放电前,放电点周围的电场应力、介质 应力、粒子力处于相对平衡状态。 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过程; 机械应力与粒子力的快速振荡,导致放电点 周围介质的振动现象,从而产生声波信号;
绝缘与载流故障比率约在30%~50%之间! 绝缘与载流故障都是与放电现象密切有关的! 对中压开关设备实施放电检测可显著减少故障概率!
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一、高压开关柜的故障特征
8、英国中低压真空开关故障统计结果。
6% 1% 8% 11%
6% 3% 9%
26%
Maloperation Mechanical Discharge 30% VT CT Cable Box Vacuum Lightning Water
环境因素的影响:潮湿、过热。
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二、高压开关柜局放实用检测技术
➢局部放电的伴生现象
电磁波的发射:HF~VHF~UHF~SHF 声音信号:可闻噪声~超声波(振动) 气体生成物:氮化物、碳化物、氟化物 光:红外、紫外、可见光 发热:局部温度过高; 电流行波:高频脉冲电流,1MHz以下。
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2005年度国家电网公司高压开关设备运行情况 4% 01%0%%
11%
器、GIS设备那样的在线监测
2%
技术路线,实现全面、实时的
在线监测。
16%
高压开关柜数量众多;
66%
开关柜的设备造价低;
监测设备的成本很高;
12kV(24) 40.5kV 252kV 363kV
72.5kV 500kV
126kV 800kV
30% – 38% 2ห้องสมุดไป่ตู้% – 44%
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一、高压开关柜的故障特征
Up to 44% of all faults can be detected by partial discharge techniques
85% of all disruptive failures are partial discharge related
二、高压开关柜局放实用检测技术
➢电磁测量与声音测量的对比
电磁测量法
声音测量法
对脉冲的变化速度比较敏感, 对介质类型比较敏感,适合
比较适合介质内部放电;
检测空气介质放电;
对放电频谱较低的套管、终端、 比较适合检测套管、终端、
绝缘子表面放电不敏感;
绝缘子的表面放电;
易受外界电磁干扰的影响; 易受现场机械振动的干扰;
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内容提要
一、高压开关柜的故障特征; 二、高压开关柜局放实用检测技术; 三、高压开关柜局放数据的分析; 四、高压开关柜状态检修的管理问题; 五、结束语;
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二、高压开关柜局放实用检测技术 ➢ 局部放电既是设备故障的征兆, 也是造成绝缘劣化的重要原因。 ➢ 局部放电检测和监测是实现状态 监测的重要技术手段。
28% 39%
3% 4% 0% 26%
开断与关合故障,多种原因; 载流故障,主要是接触不良、插件
拒动 载流故障
误动
绝缘故障
开断与关合故障 其他故障
偏心;
绝缘与载流故障约占30%~40%!
外力或其它故障,如加工工艺不良
等;
根据中国电科院开关设备故障统计结果分析得出,不含40.5kV以上。
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一、高压开关柜的故障特征
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二、高压开关柜局放实用检测技术
沿面放电模型
超声波检测有效,电磁检 测不敏感;
瓷绝缘子表面放电模型
超声波检测有效,电磁检测 不敏感;
开裂瓷绝缘子内部放电模型
电磁法检测有效,超声波检 测基本无信号;
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一、高压开关柜的故障特征; 二、高压开关柜局放实用检测技术; 三、高压开关柜局放数据的分析; 四、高压开关柜局放数据的管理; 五、结束语;
能够精确定位,但分辨率不高, 定位精度受内部反射、折射
主要是设备精度限制;
等现象的影响,但对设备精度
传播过程衰减较小;
要求较低;
传播过程衰减大;
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二、高压开关柜局放实用检测技术
声-电联合测试是开关柜局部放电检测的最佳选择!
2009年4月,北京供电局现场对比试验; 2009年5月,福建电科院试验室物理模型测试;
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三、高压开关柜局放数据的分析
➢ TEV测试原理:
i C du dt
v Ri RC du dt
➢ C表示传感器参数,决定了传 感器单元检测的灵敏度;
EA:
5pF;
IPEC: 150pF;
RedPhase:20pF
➢ R为检测设备的检测阻抗,一 般设定为50欧姆;
➢ 不同设备信号处理电路的适用 频率范围也会造成测试结果的差 异;
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二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的电磁测量法(2)
暂态对地电压可用TEV传感器进行测量; 其幅值与放电量和传播途径的衰减程度有关; 衰减量主要取决于放电点位置、设备的内部结 构以及开口大小有关,如垫圈的厚度。 利用装设在金属柜体外表面上的两个TEV传感 器所测量的信号到达时差,可以实现粗略的局部 放电定位。
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高压开关柜的组成
主要包括柜体和断路器两大部分 柜体一般由壳体、电器元件、各种机构、二次端子、 连线组成。 其中电器元件中一次设备主要包括CT、PT、接地开关、 避雷器、隔离开关、高压断路器、高压接触器、高压熔 断器、变压器、高压带电显示器、穿墙套管、触头盒、 绝缘子、绝缘护套、主母线、分支母线等。 二次元件主要有继电器、电度表、电流表、电压表、 功率表、功率因数表、频率表、熔断器、空气开关、转 换开关、信号灯、电阻、按钮、微机综合保护装置等。 4
K-金属封闭铠装式、Y-移开式、N-户内型、12-额定电压
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一、高压开关柜的故障特征
1、开关柜承担直接向用户馈电的 任务,大多数馈电线路难以像输 电线路按照“N-1”可靠性原则配 置。因此,开关柜设备的可靠性 直接决定了用户供电的可靠性。
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一、高压开关柜的故障特征
2、状态检修是提高供电设备 可靠性的重要技术手段。但是, 开关柜不可能采取像高压变压
4、开关柜故障已经导致严重后果。
开关柜爆炸导致供电中断; 引发火灾事故;
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一、高压开关柜的故障特征
5、电力企业肩负的社会责任要求其必须重点预防非计划停电事故 的发生:
设备损失:可能仅有数十万元; 生产企业的损失如何评价?电力企业如何适应经济转型? 伴随着中国国际化水平的提高,电力企业如何脚色转型?
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一、高压开关柜的故障特征
3、开关柜属于多种电气设备的组合体,种类繁多,结构复杂。
不同电器元件放电特性的差异,如电缆终端、母排、CT、避雷器、绝缘子等; 不同结构导致的传输特性差异,GCD、GCK、KYN、GXN、HGXN等; 紧凑型设计不可能固定安装大型监测装置;
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一、高压开关柜的故障特征
内容提要
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三、高压开关柜局放数据的分析
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三、高压开关柜局放数据的分析
传感器参数对测试结果的影响? 信号处理电路设计参数对测试结果的影响如何? 信号分析技术对测试结果的影响? 不同年代设备制造水平对放电程度的影响? 不同电压等级设备放电水平的差异? 环境因素的影响:郊区和市区变电站能够采用同样的标准吗? 不同制造商的设备制造水平一样吗? 不同电力公司开关设备的配备情况统一吗?
➢北京奥运保供电; ➢ 上海世博保供电; ➢辽宁全运会保供电;
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一、高压开关柜的故障特征
6、非计划停电导致生产过程中断也会产生惊人的经济损失。 一次电压暂降而使某生产线重新启动需花费50,000美元; 某玻璃制品厂因短时间电压中断,造成损失约200,000美元; 某计算机中心因供电中断引起约600,000美元的损失 ;
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二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的声音测量法(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,直接决定了振动的 程度和声波的相度; 对于同种程度的放电,振动幅度与介质的 弹性系数有关,固体与液体振动小,气体振 动大; 振动和声波的传播过程是有损耗的,传播 途径的差异导致超声波强度与放电强度之间 复杂的比例关系;
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三、高压开关柜局放数据的分析
来自不同测量仪器的检 测结果,能够采用统一 的标准来衡量开关设备 是否异常吗?
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三、高压开关柜局放数据的分析
简单的阈值判断是远远不 够的,必须寻找更为有效 的分析方法!!!
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三、高压开关柜局放数据的分析
➢ 局部放电数据分析技术不是简单地回答“Yes”与“No” ,其目
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二、高压开关柜局放实用检测技术 局部放电产生的原因
介质内部或表面的电场强度过高
洞穴
内部放电
电晕放电
表面放电
绝缘层
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二、高压开关柜局放实用检测技术
➢导致设备局部放电的因素
运行状态的影响
运行过电压:轻载、电缆或电容器投切; 雷电波冲击; 谐波畸变;
设备本身的原因
绝缘材料不均匀; 内部存在空洞和杂质; 导体表面存在凸出部; 绝缘强度设计裕量不足;
第一篇、基础理论 第二篇、技术释疑
第三篇、案例解析
1
内容提要
一、高压开关柜的故障特征; 二、高压开关柜局放实用检测技术; 三、高压开关柜局放数据的分析技术; 四、高压开关柜状态检修的管理问题; 五、结束语;
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内容提要
一、高压开关柜的故障特征; 二、高压开关柜局放实用检测技术; 三、高压开关柜局放数据的分析; 四、高压开关柜状态检修的管理问题; 五、结束语;
标是在海量数据中发现“异常者”,总结出指导检修的普遍性规律;
信息
知识
检测技术
诊断技术
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三、高压开关柜局放数据的分析
➢ 对高压开关柜局放数据进行分析,需要遵循下列基
本原则: 基于任何检测技术的数据都是有用的; 基于任何检测技术的数据都有其局限性; 规律隐藏在长期、连续的测试数据当中; 实施状态检修,既需要充分利用现有的规律,更需 要对现有规律的持续完善和补充;
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二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的电磁测量法(3)
暂态对地电压传感器类似于RF耦合电容器; 外壳兼作绝缘与保护的双层功效; 开关柜壳体上暂态对地电压的变化会在传感器 的金属极板上感应出高频电流,感应电流的大小 与放电脉冲的前沿陡峭程度有关; 对传感器输出的高频电流进行处理,可以间接 获得局部放电的强度和频度。
二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放检测实用技术
电磁测量法; 声音测量法; 气体测量法; 光测量法; 温度测量法; 脉冲电流法;
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二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的电磁测量法(1)
局部放电发生时,电子快速由带电体向接地的非带电 体迁移,如柜体; 放电点产生高频电流波,并向两个方向传播; 受集肤效应的影响,电流波仅集中在金属柜体内表面 传播,而不会直接穿透; 在金属断开或绝缘连接处,电流波转移至外表面,并 以电磁波形式进入自由空间; 电磁波上升沿碰到金属外表面,产生暂态对地电压 (Transient Earth Voltage)。
高压开关柜的分类
高压开关柜按不同的回路方案或不同的功 能进行划分,一般分为进线柜、出线柜、 PT柜、计量柜、分段联络柜、所用变柜、 电容器柜等。 不同方案的开关柜内的一次元件也不同, 如电缆进线柜一般包括断路器、CT、避雷 器、带电指示器、电缆等一次元件。
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开关柜的结构特点
开关柜内部结构空间有限,布置比较紧密,具 有五防联锁功能,内部空间一般分为断路器手车 室、母线室、电缆室、继电器室等,室与室之间 用钢板隔开。 目前变电站中应用较为广泛的开关柜为金属封 闭铠装式的手车式开关柜,俗称中置柜,常用的 为KYN28A系列,如KYN28-12,KYYN28A-12等
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