高压开关柜局部放电检测技术(培训)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高压开关柜,局部放电检测技术,概述,高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。,开关柜的运行状态对电力系统供电可靠性具有重大影响。,局部放电将导致电力设备绝缘的劣化和缺陷的恶性循环，严重时甚至会导致绝缘事故。,常规的非耐压和耐压试验难以发现局部放电这类绝缘缺陷。,局部放电检测是反映开关柜绝缘状况的有效手段，检测局部放电可以避免电力设备在运行中发生突发性绝缘损坏事故。,高压开关柜的局放检测与故障诊断，是实现设备预知性维修的前提，是保证设备安全可靠运行的关键。,高压开关柜简介,1,开关柜故障介绍,2,暂态地电压检测技术,3,超声波检测技术,4,仪器介绍及使用方法,5,目录,01,高压开关柜简介,开关柜定义,01,高压开关柜是用于电力系统的成套电气设备，,用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起开合、控制或保护等作用。,开关柜具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能。主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场所。,高压开关柜须具备完善的“五防”功能，即防止带负荷合闸、防止带接地线合闸、防止误入带电间隔、防止带电合接地线、防止带负荷拉刀闸。,开关柜组成,02,开关柜的生产、制造、试验都应满GB3906-20063.6kV40.5交流金属封闭开关设备和控制设备,的有关要求，由柜体和断路器二大部分组成，柜体由壳体、电气元件(包括绝缘件)、各种机构、二次端子及连线等组成。,柜内常用一次电气元件(主回路设备)常见的有如下设备：电流互感器、电压互感器、接地开关、避雷器、隔离开关、断路器、接触器、高压熔断器、变压器、带电显示器、穿墙套管、绝缘子、主母线和分支母线等。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。,开关柜分类,03,开关柜按照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、TV柜、计量柜、分段联络柜、站用变柜、电容器柜等，不同回路的开关柜内部一次电气元件也不同。,02,开关柜故障介绍,开关柜主要故障类型,01,开关柜的故障类型及统计结果,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；,开断与关合故障，多种原因；,载流故障，主要是接触不良、插件偏心；,外力或其它故障，如加工工艺不良等；,1989 1997开关柜故障统计结果,绝缘与载流故障约占,30,40%,！,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）：,开关柜故障类型,01,1992年2012年广东电网开关设备故障统计结果,绝缘与载流故障约占66！,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！,开关柜局部放电,02,局部放电定义,电力设备绝缘中部分被击穿的电气放电，可以发生在导体附近，也可以发生在其他地方。,内部放电,在绝缘介质内部或介质与电极之间的气隙放电，属于内部局部放电。,内部放电的产生放电脉冲一般发生在电源周期的第一和第三相限，且两个相位段的放电特征比较对称。,表面放电,在电场中介质有一平行于表面的场强分量，当其这个分量达到击穿场强时，则可能出现表面放电。这种情况可能出现在套管法兰处、电缆终端部，也可能出现在导体和介质弯角表面处。,开关柜局部放电,02,电晕放电,电晕放电是在电气设备电场极不均匀的情况下，导体表面附近的电场强度达到气体的击穿场强时所发生的放电。如果高压导体存在着尖端电晕放电，其放电脉冲一般快速连续地出现在电源的负半周峰值附近，反之如果放电脉冲发生在高压电源的正半周峰值附近，那么可能是由接地端的尖端突起造成的电晕放电。,悬浮放电,悬浮电位放电是指高压设备中某个导体部件存在结构设计缺陷，或者其它原因导致接触不良断开，最终造成该部件位于高压电极与低压电极之间并根据其位置的阻抗比获得分压发生放电。一般在电气设备内高电位的金属部件或者处于地电位的金属部件上容易发生悬浮电位放电。,开关柜局部放电,02,导致设备局部放电的因素,运行状态的影响,运行过电压；,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；,绝缘强度的不足；,环境因素的影响：潮湿、过热,03,暂态地电压局放检测技术,TEV局放检测技术原理,01,局部放电的伴生现象,电磁波的发射：HFVHFUHFSHF；,声音信号：可闻噪声超声波；,气体生成物：氮化物、碳化物、氟化物；,光：红外、紫外；,发热：红外；,电流行波：高频脉冲电流。,TEV局放检测技术原理,01,局部放电发生时，带电粒子会快速地由带电体向接地的非带电体快速迁移，如配电设备的柜体放电点产生高频电流波，并在非带电体上产生高频电流行波，且以光速向各个方向快速传播；,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；,TEV局放检测技术原理,01,电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压,(Transient Earth Voltage),；,该电压可用专门设计的暂态地电压传感器进行检测；,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；,暂态地电压不仅与局部放电量有关，还会受到放电位置、传播途径以及箱体内部结构和金属断口大小的影响；,因此，暂态地电压信号的强弱虽与局部放电量呈正比，但比例关系却复杂、多变且难以预见，也就无法根据暂态地电压信号的测量结果定量推算出局部放电量的多少。,TEV局放检测流程,02,首先，开关柜放电部件封闭于金属壳体内，检测设备的传感器难以深入开关设备内部，因此检测过程难以排除环境电磁噪声的影响。,其次，开关柜及其部件主要采用空气绝缘或环氧树脂固体绝缘，绝缘强度较弱，电磁放电的频谱较低，基本上与环境电磁噪声的频带重合。,因此，高压开关柜的暂态地电压检测必须遵循一定的程序，才能得出准确的结论。,开关柜局部放电现场检测的基本流程图,TEV局放检测流程,02,暂态地电压检测之前，必须采取措施首先检测现场的背景噪声并做好记录。,然后，开始按照正常程序检测开关柜的暂态地电压数据，并按照一定的阈值准则综合背景噪声和实测数据，评估开关柜的实际局部放电数据。,注意，阈值准则一般情况下仅能给出开关柜是否存在局部放电的信息，而放电程度的表征是很不严格的，但这种分析方法却比较直接和快捷。,另外，也应当考虑背景噪声的波动特性，每隔一段时间就应当复测背景噪声，以保证背景噪声的时效性。,TEV局放检测数据分析,03,TEV,读数,结论,1.,高背景读数，即大于,20dB,。,(a),高水平噪声可能会掩盖开关柜内的放电。,(b),可能是由于外部的影响，可能时，应该消除 外部干扰源再重新测试，或使用局部放电 监测仪以识别开关柜中的任何放电。,2.,如果开关柜和背景基准的所有读数都小于,20dB,。,无重大放电。每年一次重新检查。,3.,开关柜读数比背景值高,10dB,并且读数大于,20dB,（而不是比背景值高,20dB,），脉冲计数 大于,50,。,开关柜内部很有可能存在内部放电。使用局部放电定位仪器做进一步监测，定位。,4.,读数伴随着超过,1000,的脉冲计数,这表示该区域内有背景干扰电磁辐射。如果读数大于,20dB,建议使用,PDM03,以区分外部电 磁活动。,表面放电会引起较高的脉冲计数，在这种情况下可以使用仪器提供超声波测试方法来确 认。,依据Q/GDW 1168-2013输变电设备状态检修试验规程、Q/GDW 11060-2013交流金属封闭开关设备暂态地电压局部放电带电测试技术现场应用导则，开关柜检测项目、周期和标准。,04,超声波局放检测技术,AE,局放检测技术原理,01,声波是一种能够在固体、液体和气体中传播机械振动波。按照频率范围划分，声波可分为次声波(20kHz）三种,;,超声波传感器就是能够检测频率大于20kHz机械波的传感器,按照工作原理分类，超声波传感器可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，但最常用的传感器属于压电式,;,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,；,AE,局放检测技术原理,01,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,；,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响度与放电强度之间复杂的比例关系；,电缆绝缘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。,AE,局放检测数据分析,02,依据Q/GDW 1168-2013输变电设备状态检修试验规程、Q/GDW 11060-2013交流金属封闭开关设备暂态地电压局部放电带电测试技术现场应用导则，开关柜检测项目、周期和标准。,1.声音判别技术,在现场巡检中，进行超声波判断分析时应首先进行声音判别，再进行超声波阈值比较分析。,监听到放电声音，那么进行可进行超声波阈值比较，判断局部放电的严重程度；,如果未监听到放电声音，那么无论超声波检测数据如何，均表示开关柜正常，按照巡检周期安排再次进行巡检；,AE,局放检测数据分析,02,2.阈值比较技术,当在巡检中，监听到放电声音时：,如果超声波检测值在8dB以下，应对该开关柜加强关注，缩短巡检周期，观察检测幅值的变化趋势；,如果开关柜的检测值在815dB，则表明该开关柜存在局部放电现象，应缩短巡检周期，并使用定位技术对放电点进行定位，必要时停电进行检查；,如果开关柜的检测值在15dB以上，则表明该开关柜存在严重局部放电现象，应使用定位技术对放电点进行定位，同时停电进行检查。,声电联合检测的有效验证,03,电磁测量与声音测量的对比,暂态地电压法,对脉冲的变化速度比较敏感，比较适合介质内部放电；,对放电频谱较低的套管、终端、绝缘子表面放电不敏感；,易受外界电磁干扰的影响；,能够精确定位，但分辨率不高，主要是设备精度限制；,传播过程衰减较小；,超声波法,对介质类型比较敏感，适合检测空气介质放电；,比较适合检测套管、终端、绝缘子的表面放电；,易受现场机械振动的干扰；,定位精度受内部反射、折射等现象的影响，但对设备精度要求较低；,传播过程衰减大；,声电联合检测的有效验证,03,单一的运用某种检测方法，存在着一定局限性，并不能全面、客观、真实的反映被检设备的运行状况，有时甚至出现误判断。,由于放电类型能量的释放形式不同、各种检测方法的实用性与灵敏度也存在差异，所以在对开关柜局部放电检测过程中，要将上述检测手段综合应用；,唯有综合运用不同的检测方法，通过相关软件对测试数据进行专业分析才能做到对设备运行状况最客观的评估，从而做出合理的决策；,声电联合测试是开关柜局部放电检测的最佳选择！,05,检测仪器介绍及使用方法,检测流程,01,1.仪器检查,基本检查：仪器使用前应仔细检查仪器完好性，电量是否充足，以及相关配件（外置传感器，耳机，连接线，耦合剂）齐备完好；按下开关按钮打开仪器，仪器开始自检，然后自动进入检测界面；,功能检查：将功能检查器插入到仪器的充电接口，并打开仪器，选择 TEV 或者超声波模式，将检查器靠近 UltraTEV Plus+的前面板，检查器靠近前面板的过程中，读数将会不断增大，这表明设备工作正常。功能检查器不是用于 校准