超声波局部放电检测法在35kV充气开关柜中的应用

线柜 间隔退 出运行 ， 快联 系厂 家处理 ， 尽 主要 检查
图 ６ 测试 点 ６连 续方式及 相位方 式测试结果
部位 为 电缆插 头 和避雷 器插 头 。
４ 结 束 语
低 ， 两倍 工频 分量 都 明显较 工频 分量 高 出许多 。 而 相 位 图谱 显 示其 放 电信号 与工 频信 号呈 明显 的相
进行 带 电检测 ， 测 时 不 会 对充 气 开 关 柜 正 常 运 检
１ 超 声 波 检 测 法原 理
充气 开关 柜 内部 发生局 部 放 电时分 子 间剧烈 碰撞并 在宏 观上 瞬 间形 成 一 种压 力 ， 生超 声 波 产 脉 冲 。其 中包 含 横 波 、 波 和 表 面 波 。在 Ｓ 气 纵
ｕｒ ｅｓ．
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｕ ｔ ｓ ｎ ｃ ｄ ｔｃ ｉｎ； ｇ ｓｆ ｌｄ ｓ ｉ ｈ ｅ ； ｓ ｉｌ ｅ ｏ ｓ ｙ Ｗ ｒ ｓ ｌ ａ ｏ ｉ ｅｅ ｔ ａ － ｌ ｗ ｔ ｇ ａ ｈ ｅｄ ｄ ｌ ｏ ｅ ｒ ｏ ｉ ｅ ｃ ｒ
目前 ， 内外 超 声 波检 测 法 已在 Ｇ Ｓ设备 的 国 Ｉ 局部 放 电检 测 中得 到 广 泛 应 用 ， 取 得 了 良好 效 并
动等 现象 。考 虑 充 气 开 关 柜 内有 异 常 响 声 ， 步 初
判 断为机 械 震 动或屏 蔽 松 动造 成异 响 。充 气 开关 柜 内部 故 障分 类如 图 ２所 示 。
第１ 期
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白
伟 ， ： 声波 局部 放 电检测 法在 ３ Ｖ充 气开 关柜 中的应 用 等 超 ５ｋ
续表：
ｔｓ ｅ ｕ ｔ ｆｐ ｒ ａ ｉ ｈ ｒ ｅ ｕｔａ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｆ ｒ ５ ｋ ａ － ｌ ｄ ｓ ｔ ｈ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ，ｆ ａｌ ｏ ｎ ｓ ａ ｅ ｔｒ ｓ ｌ ｏ ａ ｔ ｄ ｓ ａ ｇ ｌ ｓ ｎ ｃ ｄ ｔｃ ｉ ｔ ｏ ｏ Ｖ ｇ ｓ ｆ ｌ ｗｉ ｇ ａ ｉ ｅａｌ ｉ ｌ ｆｕ ｄ ｓ ｉ ｌ ｃ ｒ ｏ ３ ｉ ｅ ｃ ｒ ｎ ｙ
明显 的 １０ Ｈ 分 量 ， ５ ｚ 有一 些 。 ０ ｚ 但 ０Ｈ 也
２ 充气 开关柜概 况
泉湾 ３ ０ｋ ３ Ｖ变 电站 ３ Ｖ４号 电容器 组 充气 ５ｋ 开 关柜 为 厦 门 Ａ Ｂ开关 有 限公 司 ２ ０ Ｂ ０ ７年 生 产 的
Ｚ １５型 中压 气 体 绝 缘 开 关 设 备 ，０８年 投 运 。 Ｘ． ２０
Ｂ ｅ ， Ｉ －ｅ ｇ Ｚ ＡＩＷ ｉＴ ＡＮ Ｄａｐ ｎ ， ＨＡＯ Ｌ ｎ －ｉｎ， ｏ ｇｑａ ＹＡＮ Ｊａ －ｉ ｉｎ ｘｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ａ ｅ ｎ ｒｄ ｃ ｓｔ ｅ ｂ ｓｃ ｐｉ ｃｐ ｅ ｏ ａ ｔ ｌ ｉｃ ａ ｇ ｌ ａ ｏ ｉ ｅｅ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｄ，ａ ｄ ａ ａ ｙ ｅ ｅ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅｐ ｐ ｒ ｉｔｏ ｕ ｅ ｈ ａ ｉ ｒｎ ｉ ｌ ｆ ｒｉ ｓ ｈ ｒ ｅｕ ｔ ｓ ｎ ｃｄ ｔｃｉ ｔ ｏ ｐ ａｄ ｒ ｏ ｎ ｎ ｌ ｚ ｓｔ ｈ
白 伟， 田大鹏 ， 赵隆乾 ， 闫建欣
（ 青海省 电力公 司检修公 司 ， 青海 西宁 ８０ ０ ） １００
摘 要 ：介 绍 了局 部 放 电超 声 波 检测 法 的 基 本 原 理 ， ３ Ｖ充 气 开 关 柜 局 部 放 电超 声 波 检测 的试 验结 果 做 对 ５ｋ
出 了 具 体 分 析 ， 断 出 断路 器 气 室 和 电 缆 出线 柜 之 间存 在 屏 蔽 松 动 现 象 ， 提 整 改 建议 。 诊 并 关 键 词 ：超 声 波 检 测 ； 充 气 开 关 柜 ； 屏蔽 松 动 中 图 分 类 号 ：Ｔ ４ ６ Ｍ ０ 文 献标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ：１０ ０ ６—８９ （０ ２ Ｏ ０ １ ０ １８ ２ １ ） １— ０ ５— ３
被 试设 备 内部 放 电信 号 的连续 方 式 图谱及 相
位 方式 图谱 在 检 测 中较 能 说 明 问 题 ， 位 图 主要 相
用 于局 放 和 电晕自由粳粒 断是 否 和 工 频 周 期 存 在 ， 来判 用 关 系 。 中心 导 体缺 陷其 ５ ｚ 量 明显 大 于 １０ ０Ｈ 分 ０ Ｈ 分 量 ； 备壳 体有 突 起 、 刺 １０Ｈ ｚ 设 毛 ０ ｚ分量 明显 而 ５ 分量 几 乎 没 有 ； 蔽 松 动 和 大 局 放 存 在 ０Ｈｚ 屏
具 有 实 际意 义 。
此频 段 可以很 好 地 滤 除干 扰 获 得 较 好 的信 噪 比 。
超声 波传 感器 通 常采用 非侵 入式 结构 不需 要预 先
安装 到充 气开 关 柜 本 体 中 ， 由于 测量 的是 超 声 波
信号 ， 因此对 电磁 干扰 的抗 干扰 能力 比较强 ， 于 便
判 断设 备 内部局部 放 电的类 型及确 切位置 。
图 ２ 充 气开 关柜 内部 故 障分 类 图
充气 开关 柜 内是 否发 生 局部 放 电需要 超声 局
放 检 测 才 能 确 定 。超 声 局 放 测 试 位 置 如 图 ３所 示， 测试 结果 见表 １ 图 ４～图 ６ 及 。
表 １ ４号电容器组 充气开关柜超 声局放检测结 果
本 次试 验 中采用 Ａ Ａ一 Ｉ ２型 Ｇ Ｓ内部 故障与局 Ｉ 放带 电诊 断仪 ， Ｉ ２分 析来 自超声 传 感 器 的 电 Ａ Ａ一
信号 。例如传感 器 可 以测量 气体 绝 缘变 电站 中 的
作者简介 ：白
伟 （９ １一） 男 ， １８ ， 助理Ｔ程师 ， 事高压 电气试验Ｔ作 。 从
１ ７
从 以上测 试结果 可得 到 以下结 论 ： １ 开 关柜 内部 有较 大 的放 电信 号 ， 幅值 在 ） 且
４ ． ６ ． Ｖ之 间 ； ５ ０— ２ ０ｍ
图 ４ 测 试 点 ４连 续 方 式 及 相 位 方 式 测 试 结 果
２ 放 电 信 号 在 工 频 周 期 内 与 工 频 波 存 在 很 ）
额 定 电压 为 ４ ． Ｖ， ０ ５ｋ 额定 电流 为 ７ ０ Ａ。 ５ 投运 初期 曾发现 异 响现 象 ， 运行 了较 短 时 间 ，
退 出运行 。２ １ ０ ０年 １ １月 投 运 时 ， 行 人 员 在 巡 运
视 过 程 中再 次 发 现该 充 气 开关 柜 异 响现 象 ， 现 经 场 检 查 ， Ｂ、 三 相 电 流 稳 定 ， 流 值 分 别 为 Ａ、 Ｃ 电 ３ ９ ０ Ａ、８ ． ３ ９ ０ Ａ。青 海 超 高 压 运检 公 ８ ． ３ ８ ０ Ａ、８ ． 司试 验检 测 中心 于投 运 当天对该 充 气柜 进 行超 声
因此 它 的方 向性 较 强 ， 而 它 的能 量 较 为 集 中 。 从
通过 安 置在气 室壁 上 的超声 波传 感器 可 以接收 到
这些 声信 号 ， 再通 过 对 声 信 号 进行 分 析 判 断 可 以 诊断 出是 否发 生 了局部 放 电并能 对放 电缺 陷进行 定位 。其 测量 频率 范 围通 常在 ２ ０～１０ ｋ 。在 ０ Ｈｚ
果 。充气 开 关 柜 气 室 与 ＧＳ设 备 的 内部 结 构 类 Ｉ 似， 均在 密封 气室 内充 以 Ｓ 气体作 为 绝缘 介 质 。 区别 在 于充 气开关 柜 内 ｓ 气 体 压 力 为 ０ １ＭＰ ． ａ
左 右 约为 Ｇ Ｓ 备 内 Ｓ ６气体 压 力 的 １４～１５ Ｉ设 Ｆ ／ ／。 因 此 ， 于充 气 开关 柜 进 行 超 声 波 局 部 放 电检 测 对
强 的相关 性 ；
３ 放 电 信 号 的 两 倍 工 频 分 量 远 大 于 一 倍 工 ）
频分 量 ， 明有较 大 的放 电源存在 。 证
综合 上述 分 析 ， 虑 到 ３ Ｖ ４号 电容 器 组 考 ５ｋ
６ １号断 路器 电缆 出线 柜 间隔 总 运行 时 间 较短 ， 在 投运 初期 充气 开 关 柜就 曾发 现 异 响 ， 验 前异 响 试
关性 ， 明 与工频 波 有关 。 说
１ 通 过 巡 视 及 试 验 检 测 发 现 充 气 开 关 柜 内 ） 有屏 蔽松 动现 象 。 ２ 超 声局 部 放 电检 测 在 Ｇ Ｓ上 的 应 用 较 为 ） Ｉ
由于此 次试验 中发生放 电的部 位位 于 Ｓ 气 室 与 电缆 出线柜 之 间 ， 电缆 出线 柜 是 敞 开式 结 而 构 ， 中 自由粒 子 较 多 ， 行 图无 法 说 明 问题 ， 其 飞 因 此试 验分 析 中未 采用 飞行 图 。
收 稿 日期 ：２ １ —１ ０ １ １—１ ５
１ ６
青
海
电
力
第 ３ 卷 １
图 １ 超 声 波检 测 法原理 图
运动 颗粒 和局部 放 电发 射 的声 信 号 以及 电 缆终 端 和插拔 头 中局 放发射 的声信 号 。故 障分 析 ， 主要依 靠 ＡＡ一 Ｉ ２型局放诊 断仪 检测 到的有效值 、 峰值 、 连 续测方 式 图谱 及相位 方式 图谱 进行 综合 分析 ， 从而
图 ５ 测 试 点 ５连 续 方 式 及 相 位 方 式 测 试 结果
依然 存在 等 因素 ， 定 ４号 电容器 组 ６ 判 １号断 路器
气室 和 电缆 出线 柜 之 间存 在 屏 蔽 松 动 现象 ， 生 产
悬 浮 电位 。
试验 检测 中心 根据 ４号 电容器 组充 气开关 柜 检测 结果 提 出如下 整改 建议 ： 将 ３ Ｖ ４号 电 容 器 组 ６ ５ｋ １号 断 路 器 电缆 出
第 ３ 卷 第 １期 １ ２１ ０ ２年 ３月
青 海 电 力 Ｑ Ｎ ＨＡ Ｌ Ｃ Ｒ Ｃ Ｐ ＷＥ Ｉ Ｇ ＩＥ Ｅ Ｔ Ｉ Ｏ Ｒ
Ｖｏ ＿ ｌ Ｎｏ １ ｌ３ ． Ｍ ａ ．， ０１ ｒ ２ ２
超 声 波 局 部 放 电检 测 法 在 ３ Ｖ 充气 开 关 柜 中 的 应 用 ５ｋ
ｓ ｉｌｅ ｏ ｓ ｅ ｗ ｅ ｈ ｉｃ ｉ ｂ ｅ ｋ ｒｃ ａ ｅ ｎ ａ ｌ ｕｌ ｔｃ ｂ ｎ ｔ ｎ ｕ ｓ ｆｒ ｒｄ ｔｅ ｕ ｇａ ｉ ｇ ｍｅ — ｈ ｅｄ ｄ ｌｏ ｅ ｂ ｔ ｅ ｎ ｔｅ ｃｒ ｕｔ ｒａ ｅ ｈ ｍｂ ｒ ａ ｄ ｃ ｂｅ ｏ ｔ ａ ｉ ｅ ，ａ ｄ ｐ ｔ ｏｗａ ｈ ｐ ｒｄ ｎ ａ ｅ ｓ
Ａｐ ｉａ ｉｎ ｆＵｌｒ ｓ ｎ ｃ Ｐａ ｔａ ｓ ｈ ｒ ｅ Ｄｅｅ ｔｏ ｐｌ ｔｏ ｏ ｔ ａ ｏ ｉ ｒ ｉ ｌＤｉｃ ａ ｇ ｔｃ ｉ ｎ ｃ Ｍ ｅ ｈｏ ｉ ５ Ｖ ｓｆｌ ｄ Ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｔ ｄ ｎ ３ ｋ Ｇａ － ｌ ｗｉｃ ｇ ａ ｉ ｅ
行产 生影 响 。采用 超声 波检 测法 进行 局部 放 电测
试 已 列 人 Ｉ Ｃ 和 Ｇ Ｇ Ｅ 标 准 局 放 测 量 方 法 Ｅ ＩＲ 中¨ 。超声 波 检测法 原理 如 图 １ 示 。 所
体 中只有 纵 波可 以传 播并 且衰 减很 大 。而在 带 电 导体 和金 属壳 体等 固体 中传 播 的除纵 波 外还 有横 波， 横波在 固体 中衰减 小 。 由于超声 波波 长较 短 ，
波 局 部放 电检测 试验 。
图 ３ 测量 位 置 图
３ 超 声 局 放 检 测 结 果及 分 析
般认为 ， 充气开关柜 内可能存 在充气柜 内 壁 有 毛刺 、 由粒 子 （ 埃 ） 机 械 震 动 及 屏 蔽 松 自 尘 、
一
从表 １及 图 ４、 ５ 图 ６连续 方 式 图谱 中可 图 、 以看 出 ， 测试 点 ４ ５６有较 强 的超声 局 放信 号 ， 、、 其 有效 值及 峰值 较其 余 六点 都 明显偏 大 。其 中测试 点 ４的峰 值 最 高 ， 到 ６ ． 达 ２０ｍＶ。从 连 续 方 式 图 谱 中还可 以看 出测试 点 ４、、 的工 频分 量 都较 ５６的