开关柜局部放电检测分析
5 结论
1) 通过模拟干扰源试验数据分析选定了 1 ~ 5 dB,6 ~ 10 dB,11 ~ 15 dB,16 ~ 20 dB 4 种背景干 扰值,并在此基础上进行了脉冲电流法与 TEV 检 测技术的对比实验。
2) 将脉冲电流法与 TEV 检测技术进行综合检 测,不仅可以反映 TEV 检测结果的准确性,同时 也有利于建立 dB-pC 数据库,从而将 TEV 所检测 的结果转化为视在放电量 pC 值。通过不同频段下 的经验公式换算 pC 值可以直接反映局部放电活动 的强弱。
Research and analysis on partial discharging of switch cabinet
LI Zhi-yu1 ,HUANG Zhong-kang2 ,MAO Wen-qi3 ,DENG Ji1 ,QI Fei1 ( 1. Hunan Electric Power Corporation Research Institute,Changsha 410007,China;
从经验公式可以看出,在 4 个频段下对应关系 均为指数形式,且随着干扰增大,相同局部放电量 时对应的 dB 值也会增大,只是增大的形式是非线 性的。在现场检测中,可以通过采用以上经验公式 把实际测量中的 dB 值转换成 pC 值,通过 pC 值大 小判断开关柜绝缘缺陷的严重程度。
( a)
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图 4 不同背景值范围典型数据曲线
根据电磁感应原理,电磁波在空间传播时,遇 到导体时会在导体上产生感应电流,且感应电流的 频率与激励电磁波的频率相同。因此局部放电产生 的电磁波会在柜体 ( 接地屏蔽) 的内表面激发脉 冲电流,其幅值大小、频率等参数与所产生的电磁
收稿日期: 2012-07-10
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第 33 卷第 1 期
湖南电力
摘 要: 在理论分析脉冲电流法和 TEV 检测法的检测特性的基础上,实验研究在模拟 开关柜运行有电磁干扰的工况下,局部放电量 pC 值与 TEV 检测的 dB 值的关系,为现 场开关柜局部放电检测和评价提供依据。 关键词: 金属铠装式; 开关柜; 局部放电; 暂态; 对地电压 ( TEV) ; 脉冲电流法 中图分类号: TM56 文献标识码: B 文章编号: 1008-0198( 2013) 01-0015-03
第 33 卷第 1 期
湖南电力 HUNAN ELECTRIC POWER
doi: 10. 3969 / j. issn. 1008-0198. 2013. 01柜局部放电检测分析
黎治宇1 ,黄忠康2 ,毛文奇3 ,邓集1 ,齐飞1 ( 1. 湖南省电力公司科学研究院,湖南 长沙 410007; 2. 华中科技 大学,湖北 武汉 430074; 3. 湖南省电力公司,湖南 长沙 410007)
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第 33 卷第 1 期
黎治宇等: 开关柜局部放电检测分析
2013 年 2 月
范围而非某一固定背景值,这样选取更能便于现场 测量运用。
在不同 背 景 范 围 值 下, 通 过 多 组 实 验 数 据 比 较,将测得的数据拟合成相关经验公式:
在背景值范围为 0 ~ 5 dB 时,经验公式为 y = 297. 6e0. 1087x ; 在背景值范围为 6 ~ 10 dB 时,经验 公式为 y = 75. 531e0. ; 1331x 在背景值范围为 11 ~ 15 dB 时,经验公式为 y = 37. 145e0. ; 148x 在背景值范 围为 16 ~ 20 dB 时,经验公式为 y = 10. 376e0. 1652x , 不同背景值下典型数据曲线如图 4。
开关柜局部放电 〔J〕. 高电压技术,2010,36 ( 10 ) : 2460-
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3) 下一步将对不同地点和不同类型的开关柜 实地普测收集相关数据,并通过典型开关柜局部放 电检测结果对比,进一步验证公式的可执行性。
参考文献
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4 实验结果与分析
图 2 干扰源电路原理图
绝缘缺陷检测的实验装置如图 3 所示,该装置 由干扰源和脉冲电流法测 PD 的基本回路组成。其
受现场环境影响,干扰源所产生的背景值存在 波动,无法固定在具体数值频段。多次试验的数据 分析计 算 表 明,在 1 ~ 5 dB,6 ~ 10 dB,11 ~ 15 dB,16 ~ 20 dB 的数值范围内的背景值下,所测 pC 值与 dB 值的关系都基本相似,故采用的是背景值
基于现场存在诸多干扰源的情况,模拟实验时 宜采用无屏蔽室进行试验。考虑现场相邻间隔和其 它设备运行或放电的干扰来源,设置干扰源为表面 放电 ( 棒-板电极) 和电晕放电 ( 尖-板电极) 组 成的复合局放的电极装置。设置模型见图 2。
图 3 脉冲电流法与 TEV 综合测试电路原理图
3 放电幅值与 pC 值的关系
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〔4〕 乔进朝,王进锁,樊毅. 开关柜非嵌入式局部放电在线检测定
位研究 〔J〕. 山西电力,2008 ( 5) : 24-26.
金属铠装式开关柜设计技术成熟,成本低,占 地面积小,因而被广泛运用。但受制造工艺或水平 的限制,使得其内部往往存在绝缘薄弱的区域。在 长期运行中因毛刺、小气隙等影响会产生局部放电 现象,并逐渐使绝缘劣化,加速绝缘材料老化,最 终导致绝缘击穿,造成设备故障或事故。
现场对开关柜设备按照常规方法进行局部放电 测量不仅操作困难且严重影响运行工况,逐台测量 更不切实际。为加强 10 ~ 35 kV 高压开关柜局部放 电检测,准确判断设备状态,提高其运行可靠性。 文章介绍了在实施人工干扰源模拟开关柜现场运行 工况条件下,采用 4 种复合干扰模式,对比 TEV 技术的检测值与脉冲电流法的检测值,从而总结相 关规律,使 TEV 所测 dB 值与视在放电量 pC 值相 对应,进而分析其绝缘缺陷严重程度的方法。
作者简介
黎治宇( 1985— ) ,男,工程师,主要从事高压开关及过电压等 试验研究工作。
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1 开关柜局部放电检测原理
1. 1 脉冲电流法 由于脉冲电流法对于信号的突变反应灵敏,能
准确地检测到局部放电现象,因此可以通过脉冲电 流的统计特征和实际测量波形来判断局部放电的严 重程度。但是对于实验室以外的现场测量,由于受 到无线电、其它设备电磁场的干扰,该方法所测值 不能准确反映被试品的真实局放值,且操作实行困 难不适合现场运用。 1. 2 暂态对地电压法
局部放电检测都是测量放电时高压导体产生的 视在放电量 ( 即转移电荷) ,放电幅值一般都是以 皮库 ( pC) 来表示,而且通常是在几纳秒内完成 的。在传统的局部放电检测的检测频率 ( 一般为 10 ~ 300 kHz) 上,各种高压仪器 ( 除长电缆外) 都可等效为集中电容。传统方法只能检测出电压的 变化与放电量大小。TEV 是基于电磁波技术的一 种检测手段,也是一种非接触式的方法,因受外界 干扰影响较大,无法直接定量,其读数通过换算后 采用 “dB” 表示,且实际中很难把 dB 读数与 pC 值进行直接换算〔4〕,因此针对 TEV 方法的特点在 不同干扰频段下进行比较性检测,建立 TEV 在不 同频段下所测值和实际 pC 值的数据库,总结出相 关规律,从而在实际的运用中,可以利用不同频段 下的经验公式将实测的 TEV 值转换至数据库中的 pC 值,进而确定局部放电的严重程度。
图 1 TEV 的产生及检测示意图
2 设置不同频段干扰源的目的和方法
2. 1 设置干扰源的目的 开关柜设备在运行过程中,用 TEV 法检测绝
缘缺陷时,现场采集到的局放信号是由绝缘设备内 部的缺陷和外界干扰共同产生的。现场可能存在多 种干扰,如送电线路的电晕放电,无线电广播的电 磁波,开关的开闭,测试区高压线放电,导体接触 不良等。这些信号综合后会在被试品周围形成不同 频段的干扰,根据 现 场 经 验,干 扰 一 般 为 0 ~ 20 dB。当现场 TEV 测量出现频段不同的干扰时,所 测开关柜 TEV 值与实际局放程度的关系如何不得 而知,通过设置不同频段的干扰源进行模拟试验, 寻找相关规律,总结经验公式,对于现场实际测量 判断开关柜局部放电程度有重要意义〔2〕。 2. 2 设置干扰源的方法
中 Cx 代表钢体盒中试品电容,钢体盒为小容积不 锈钢可密封盒体 ( 尺寸为 9 cm × 6. 5 cm × 10 cm) ; Ck 代表耦合电容; Zm 代表检测阻抗; Z 代表低通 滤波器; Ut 代表无晕高压试验变压器供给的交流 高电压〔3〕; TEV 检测采用的是手持巡检仪。
测量装置采用的是脉冲电流法并联测试回路, 并联回路中通过试品的工频电流不经过检测阻抗, 因此在试品容量大或者容易发生击穿或闪络时,用 并联回路较为安全。试验的基本原理是: 在一定电 压作用下的试品 Cx 中产生的局部放电电流脉冲流 过检测阻抗 Zm,然后把 Zm 上的电压加以放大后送 至仪器 pD 进行测量。同时通过 TEV 技术检测试品 Cx 的局部放电。
2. Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China; 3. Hunan Electric Power Corporation,Changsha 410007,China)