0、引言
對電氣設(shè)備進行局部放電試驗是電氣設(shè)備制造、安裝和運行過程中的一項重要預(yù)防性試驗‘婦。局部放電如果長期存在，會加速設(shè)備老化，在一定條件下甚至?xí)斐山^緣破壞，嚴重影響設(shè)備的正常運行。
高壓配電柜是電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)中重要的電氣設(shè)備，10kV配電網(wǎng)高壓開關(guān)柜具有數(shù)量多、應(yīng)用廣等特點，其絕緣水平不僅影響供電半徑內(nèi)的供電質(zhì)量，還對電網(wǎng)的安全運行起著舉足輕重的作用。
1、局部放電的檢測方法和實驗系統(tǒng)
1.1超聲波檢測方法
本文通過Ultra-Probe plus系列超聲波探測儀接收超聲波，并對其音質(zhì)和強度進行分析，以快速檢測設(shè)備絕緣缺陷處局部放電。相對于傳統(tǒng)的電脈沖等檢測方法，超聲波檢測方法（以下簡稱超聲波法）‘21具有受電氣干擾小，可實現(xiàn)遠距離無線測量的優(yōu)點。
1.2瞬時對地電壓(r IEV)檢測方法
瞬時對地電壓( TEV)檢測方法（以下簡稱TEV法）是通過在線測量開關(guān)柜內(nèi)因局部放電致使其金屬殼體上產(chǎn)生的瞬時對地電壓( TEV)來判斷設(shè)備內(nèi)部是否存在絕緣故障。TEV法可以在設(shè)備運行時進行，從而提高了設(shè)備可用率和用戶供電可靠性，并能及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷。通常，通過特利的電容耦合探測器捕捉TEV信號，從而得到局部放電的幅值( dB)和放電脈沖頻率。TEV信號(mV)與信號輸出(dB)關(guān)系如下：
dB=2010g (mV) (1)
本文采用EA Technology提供的Ultra TEV檢測儀來檢測設(shè)備電磁波及超聲波信號。
1.3 PD檢測的實驗系統(tǒng)
圖1為包含實驗變壓器、調(diào)壓變壓器及開關(guān)柜在內(nèi)的實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用TEV法和超聲波法對lOkV開關(guān)柜內(nèi)局部放電進行檢測，測量局部放電的最大幅值和放電頻數(shù)，驗證TEV局部放電檢測儀的有效性及其與超聲波法檢測信號的對應(yīng)關(guān)系，獲取開關(guān)柜內(nèi)絕緣件的絕緣狀態(tài)信息。
2、實驗方法及步驟
2.1實驗方法
在開關(guān)柜前面板上設(shè)置4個TEV檢測點，如圖2所示。檢測點布局分別為前面正中(a)，離放電源50cm;前面正中偏左(b)，離放電源50cm;前面正中偏右(c)，離放電源50cm;前面右下(d)，離放電源100cm。
2.2實驗步驟
(1)為開關(guān)柜某相母線施加9kV電壓，直至放電穩(wěn)定。
(2)利用示波器單次觸發(fā)功能，記錄同一時刻TEV法和超聲波法通道的波形并進行比較。
(3)TEV探頭和超聲波天線分別置于4個檢測點，記錄每個位置的TEV波形和超聲信號波形（若干組）。
(4)調(diào)節(jié)示波器時間旋鈕，使采樣時間為一個工頻周期(20ms)，采用TEV法和超聲波法記錄缺陷模型在一個工頻周期內(nèi)的放電次數(shù)。
( 5)TEV探頭在某同定位置時，改變施加的電壓，測得各電壓下的模型最大放電最，通過TEV法和超Jl波法通道分別讀出對應(yīng)的最大檢測值。
(6)在濕度分別為75%、80%、90%情況下重復(fù)步驟。然后，換取開關(guān)柜另外兩相，重復(fù)上述實驗。
(7)分別給開關(guān)柜A、B、C三相設(shè)置初始擊穿時間后，給開關(guān)柜加壓，記錄最終擊穿開關(guān)柜的電壓幅值及時間。
3、實驗和數(shù)據(jù)分析
3.1測試數(shù)據(jù)分析
理想狀況下，開關(guān)柜A、B、C i相放電的起始電壓應(yīng)為5. 77kV，但是，由于開關(guān)柜已在現(xiàn)場運行一段時問，導(dǎo)致各相絕緣性能不同，因此實際檢測巾的A、B、（相分別加壓到8.7、7.1、7.9kV時才可檢測到放電現(xiàn)象。為了保證實驗前提條件的一致性、實驗檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性及便于數(shù)據(jù)的分析處理，將實驗初始加壓幅值控制柱9kV.然后檢測各和在RH=自然濕潤值、75%、80%、90%條件下的局部放電情況。通過超聲探測儀自帶的測試軟件獲得的硒部放電超聲信號頻域波形。
隨著濕度的增加，超聲信號的頻譜變化顯著。在門然濕潤條件下，開關(guān)柜不存在放電，但實驗環(huán)境中存在噪聲干擾，此時頻譜幅值普遍低于- 90dB;在濕度為75%條件下，超聲信號主要頻帶分布在200～300Hz、100～600Hz．頻譜總體幅值為- 70—- 80db;在濕度為80%條件下，超聲信號頻帶除分布在200～00Hz、450～600Hz外，在650～700Hz、800Hz附近也可見放電信號的分布，頻段峰值為- 50—- 70dB，頻譜總體幅值為- 100～-75dB；在濕度為90%條件下，超聲信號頻譜總體幅值為- 75～- 50db另外，倒3(c)的頻譜幅值相對變化程度較圖3(b)顯著，且高頻成分增多。由此可知，隨著濕度的增加，放電加劇．放電信號的能量也增加，產(chǎn)生的超一f信號高頻成分增多。開關(guān)柜局部放電檢測值見表1。
由表1可知，同一濕度條件F，A、B、C三相的放電強烈程度依次為B>C>A，這表明A相絕緣性能優(yōu)于c棚，C相絕緣性能優(yōu)于B相；同理，對同一相施加相同電壓，不同濕度時局部放電的程度不一樣，隨濕度的j：升，放電程度逐漸增強。南檢測點“a、b、c、d的TEV幅值變化趨勢可見．a(chǎn)點的變化趨勢較穩(wěn)定，因此可考慮將檢測點“置為最佳檢測點。
3. 2加裝風(fēng)扇后測試數(shù)據(jù)分析
在開關(guān)柜頂部加裝風(fēng)扇改善實驗環(huán)境后，通過Ul—tra-Probe超聲法檢測的局部放電信號頻域波形。
對比圖4與圖3(b)、(c)可得，加裝風(fēng)扇后的放電幅值和放電強度都有明顯下降。由此可知，在濕度沒有變化的情況下，通風(fēng)對保持開關(guān)柜內(nèi)的干燥有著顯著效果。
加裝風(fēng)扇后測得的開關(guān)柜局部放電檢測值見表2。
對比表1和表2中的TEV值可知，加裝風(fēng)扇后，實驗環(huán)境得到了改善，放電程度明顯較未加裝風(fēng)扇前弱。
綜上所述，在開關(guān)柜頂部加裝風(fēng)扇后，開關(guān)柜內(nèi)原有的放電現(xiàn)象隨之減弱，從而保證了開關(guān)柜的安全運行，在實際運行中可以采用此濕度控制措施。
另外，TEV法的實驗結(jié)果論證了TEV法經(jīng)驗判據(jù)的正確性，表明TEV法能夠檢測到開關(guān)柜內(nèi)的局部放電。檢測點與放電源越近，檢測到的TEV信號幅值越大，反之越小；放電越強，檢測到的TEV幅值越大。各檢測點的TEV值和放電程度隨著放電量的增大而增大，能夠反應(yīng)放電強度；每周期放電數(shù)隨著放電量的增加而逐漸增大；放電程度能更好地表征放電的強度。
3.3擊穿實驗和結(jié)果分析
A、B、C三相預(yù)設(shè)擊穿時間均為60s，擊穿結(jié)果見表3。
由表3可知，B相擊穿電壓小于C相，C相擊穿電壓小于A相，即A相絕緣性能優(yōu)于C相，C相絕緣性能優(yōu)于B相。這與局部放電信號實驗結(jié)果一致。
檢查擊穿電壓下斷路器動觸頭放電情況后知，B相表面有清晰可見的污穢、積塵，由于放電程度劇烈t動觸頭內(nèi)部的絕緣材料老化嚴重，其絕緣層表面的顏色明顯比A、C相深。比較進出線放電情況知，進線因為放電次數(shù)多，放電程度劇烈，觸頭內(nèi)部的顏色明顯深于出線。
4、開關(guān)柜防護措施
(1)將開關(guān)柜內(nèi)少油開關(guān)改裝成真空開關(guān)柜，非加強型絕緣件應(yīng)升級為加強型，結(jié)合高壓配電室的環(huán)境情況，綜合考慮經(jīng)濟性和設(shè)備性能，選擇環(huán)境耐受性強的柜內(nèi)設(shè)備。
(2)手推車式高壓開關(guān)柜內(nèi)的絕緣檔板應(yīng)使用不吸潮、憎水性和絕緣性能好的材料，以防止絕緣受潮。
(3)考慮柜內(nèi)與室內(nèi)的溫差，為防止柜內(nèi)產(chǎn)生凝露造成外絕緣沿面閃絡(luò)和電擊穿，必要時應(yīng)設(shè)紅外線加熱器驅(qū)除空氣中的水汽。
(4)在10kV開關(guān)站墻壁上裝設(shè)排風(fēng)扇和空調(diào)，定期啟動，降低室內(nèi)空氣濕度。此外，按安全運行需要進行環(huán)境改造，如加熱、防塵、去濕、通風(fēng)、防污等。
5、結(jié)束語
經(jīng)過實驗研究和數(shù)據(jù)分析，得出以下結(jié)論：
(1)超聲波法和TEV法均能有效檢測配電柜局部放電信號，且兩種方法的檢測結(jié)果一致，提高了檢測的準(zhǔn)確性，成功提取了TEV信號的特征量，表征了局部放電的嚴重程度。
(2)結(jié)合兩種檢測方法現(xiàn)場檢測開關(guān)柜內(nèi)局部放電，測量開關(guān)柜絕緣子附近的空氣濕度，獲取開關(guān)柜內(nèi)絕緣件的絕緣狀態(tài)，同時得出柜內(nèi)空氣濕度是影響開關(guān)柜內(nèi)部放電的主要因素。
(3)潮濕的柜內(nèi)空氣會引起柜內(nèi)部件表面的凝露，導(dǎo)致該部件的起始放電電壓和閃絡(luò)電壓顯著降低，放電明顯增強。為此，有針對性地開展設(shè)備及環(huán)境改造，提出設(shè)備運行環(huán)境的改造意見以及相應(yīng)的改進措施，取得良好效果。
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