問(wèn)題解決:10kv開(kāi)關(guān)柜局部放電測試方法?
目前,高壓開(kāi)關(guān)柜的檢修主要是在停電狀態(tài)下進(jìn)行,實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測手段應用的比較少,而開(kāi)關(guān)柜的穩定運行關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的安全穩定。由于各種原因,高壓開(kāi)關(guān)柜不能按照計劃固定停電檢修,開(kāi)關(guān)柜內設備的運行情況不能被實(shí)時(shí)的掌握,因而存在安全隱患,嚴重威脅供電安全。
局部放電是指設備絕緣系統中部分被擊穿的電氣放電,這種放電可以發(fā)生在導體(電極)附近,也可發(fā)生在其它位置。局部放電主要包括:絕緣材料內部放電(固體-空穴;液體-氣泡);表面放電;高壓電極尖端放電。
開(kāi)關(guān)柜內局部放電一般不會(huì )導致絕緣的貫通性擊穿,但會(huì )造成電介質(zhì)的局部損壞以及絕緣電介質(zhì)的電氣強度降低,即局部放電對絕緣設備的破壞是個(gè)緩慢的發(fā)展過(guò)程,隨著(zhù)絕緣設備以及電介質(zhì)的損壞,也會(huì )導致局部放電次數和放電量的增加,如此形成一個(gè)惡性循環(huán)。
開(kāi)關(guān)柜內的局部放電特性能反映開(kāi)關(guān)柜設備的絕緣缺陷的特性和損壞程度,因此,對開(kāi)關(guān)柜內局部放電的監測顯得很有必要。
高壓開(kāi)關(guān)柜中引起局部放電的主要原因有:導體、外殼內表面上的金屬突起,常常是由于制造和安裝時(shí)造成金屬表面有較尖的毛刺;絕緣介質(zhì)的缺陷、老化和表面的污穢造成絕緣內部或表面出現局部放電;高壓母線(xiàn)連接處、開(kāi)關(guān)電路觸頭接觸不良或斷路器觸頭接觸不良造成局部放電;高壓設備里的可以移動(dòng)的金屬微粒,主要在制造、裝配和運行中產(chǎn)生,當靠近高壓導體并未接觸時(shí),就很可能導致放電。
當高壓開(kāi)關(guān)柜中有局部放電時(shí),沿著(zhù)放電通道將會(huì )有過(guò)程極短的脈沖電流產(chǎn)生,這些電流脈沖的寬度一般為ns級,并激發(fā)瞬態(tài)電磁波輻射,產(chǎn)生的脈沖電流會(huì )沿著(zhù)電纜傳輸。高壓開(kāi)關(guān)柜在穩定狀態(tài),三相電纜的電流在三相電纜分支前的接頭處疊加的總電流為0;沒(méi)有局放發(fā)生時(shí),在三相電纜分支前的接頭處只能監測到均勻的噪聲電流信號。
若在三相電纜分支前的接頭處監測到不同尋常的脈沖電流信號,滿(mǎn)足局放特性,則可判斷開(kāi)關(guān)柜中發(fā)生過(guò)一次局部放電事件,當監測到柜中的局放的放電頻率和放電量超過(guò)規定的閾值后,則可安排停電檢修,避免設備的進(jìn)一步惡化,保障高壓開(kāi)關(guān)柜安全運行。
高壓開(kāi)關(guān)柜的典型特點(diǎn)在于開(kāi)關(guān)柜四壁都是金屬密封結構,對外界的電磁波有很好的屏蔽作用,同時(shí),柜內的局放信號也無(wú)法傳出開(kāi)關(guān)柜,只存在于開(kāi)關(guān)柜內,因此開(kāi)關(guān)柜內的電磁干擾只因柜內的電氣設備產(chǎn)生,因而對開(kāi)關(guān)柜內的局放信號探測時(shí),本身信噪比就較高,加上一些信號處理技術(shù),更加容易檢測到局放信號。
目前,用于局放監測的方法有脈沖電流法、超聲波檢測法、光測法、化學(xué)檢測法、紅外檢測和超高頻檢測法等多種方法。其中最受人們關(guān)注的當屬脈沖電流法和超高頻檢測法。
超高頻檢測法是通過(guò)檢測電氣設備內部局部放電所產(chǎn)生的超高頻(300-3000MHz)電磁波信號,實(shí)現局部放電的檢測和定位。由于噪聲信號主要集中于低頻段,因此這種方法的測量具有很強的抗外界干擾能力,且靈敏度高,已應用于一些固體絕緣設備(如變壓器等)中的局部放電檢測。
其缺點(diǎn)在于,對于結構復雜的電氣設備,電磁波傳播時(shí)會(huì )發(fā)生多次折反射及衰減;同時(shí),電氣設備外壁也會(huì )對電磁波的傳播帶來(lái)不利影響,這也增加了超高頻電磁波檢測的難度。因此,在開(kāi)關(guān)柜中,由于柜中復雜的電氣結構和金屬外壁等影響,電磁波在柜內傳播特性復雜,不利于使用超高頻檢測法檢測局放信號。
同時(shí),由于不同類(lèi)型的放電在超高頻段的能量分布差異較大,同時(shí)天線(xiàn)的放置位置與放電產(chǎn)生位置的距離會(huì )嚴重影響天線(xiàn)耦合到的超高頻信號強度,因此導致超高頻檢測方法無(wú)法對放電的大小進(jìn)行定量分析,也就無(wú)法有效顯示出開(kāi)關(guān)柜內的放電嚴重程度。
由于每一次局部放電都會(huì )發(fā)生正負電荷的中和,伴隨有一個(gè)陡的電流脈沖,脈沖電流法即通過(guò)測量該脈沖電流檢測到局部放電的發(fā)生。該方法通過(guò)測量阻抗在耦合電容側或通過(guò)Rogowski線(xiàn)圈(簡(jiǎn)稱(chēng)羅氏線(xiàn)圈)測取由局放引起的脈沖電流,獲得視在放電量、放電相位等放電信息。
系統采用基于羅氏線(xiàn)圈的脈沖電流傳感器來(lái)測量局放信號,這種檢測方法具有靈敏度高、實(shí)時(shí)性好,而且可以測得放電量、放電重復率、平均電流等,因而這種方法得到了廣泛的使用。
其缺點(diǎn)在于在線(xiàn)檢測時(shí),局放信號容易被噪聲干擾甚至湮沒(méi),信噪比低。在開(kāi)關(guān)柜內,由于外界對開(kāi)關(guān)柜內的局放信號干擾很小,因此開(kāi)關(guān)柜內的信噪比較高,同時(shí)可以通過(guò)引入小波變換的方法,在不改變信號可評估性的同時(shí)能顯著(zhù)的提高信噪比。
相對于超高頻檢測法,脈沖電流法檢測設備簡(jiǎn)便,價(jià)格上更便宜,對于開(kāi)關(guān)柜局放實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測,使用脈沖電流檢測法更合適。