摘要:目前我国经济发展的十分迅速,电力企业为我国发展做出了很大贡献。现如今,高压开关柜已广泛用于电力系统中,高压开关柜内的电气设备在长期运行中必然存在由于电、热、化学因素导致绝缘缺陷,电气绝缘强度降低,出现局部放电现象,甚至发生突发性绝缘击穿。因此,本文分析了带电检测方法的原理,有效地发现设备绝缘缺陷,最终实现“状态检修”。
关键词:高压开关柜;局部放电;带电检测技术;应用
引言
局部放电的检测和评价已经成为绝缘状况监测的重要手段,尤其是带电局部放电检测可以直接反映出电气设备内部的绝缘状况,并能够及时和有效地发现其绝缘缺陷,可以减少不必要的设备停电造成的负荷损失和停电操作带来的安全风险。本文总结局放带电检测技术在发电厂高压开关柜中的实际应用过程中的经验和方法,旨在为局放带电检测技术在高压开关柜的实际应用提供参考。
1局放检测原理
针对局部放电的产生会伴随着电、光、声、热等物理现象,开展对这些物理量的检测分析,提取特征量,实现对开关柜内部的局部放电情况以及绝缘状态进行评估。
1)暂态地电压(TEV)检测原理。暂态地电压检测的原理:电磁波在开关柜外表面感应出高频电流,利用电容耦合测出局放的幅值及脉冲。其主要特征:局放源发出的高频信号3~60MHz,电磁波沿开关柜表面传播,不同制造厂家同类型的开关柜会有相同的衰减路径。由于开关柜结构封闭,局放在柜内及各柜间的传播规律不明,现场许多情况下暂态地电压检测结果不能判断放电信号的具体来源。
2)特高频(UHF)检测原理。设备中局部放电时产生的电流脉冲具有纳秒级甚至皮秒级的上升前沿和极短的持续时间,能够激发频率高达数百兆赫兹及以上的电磁波。电磁波在设备内传播,经由观察窗、柜体缝隙等部位向外辐射。特高频局部放电检测是应用内置或外置特高频传感器,通过耦合设备中局部放电产生的特高频电磁波信号,实现高压开关柜局部放电检测。
3)超声波(AE)检测原理。超声波检测原理是利用超声传感器有效地接收超声波信号。其主要特征:测量表面放电,幅值范围-7-68dBμV;检测频带在10Hz-100MHz。该方法不受电磁信号的干扰,但在现场使用时易受周围环境噪声或设备机械振动的影响。
2开关柜主要缺陷及放电类型
开关柜缺陷:
高压开关柜由于其特殊的结构性,发生问题的概率较高。另外因污秽、绝缘薄弱、小动物侵入等原因常引发事故,表现为柜内CT的绝缘击穿、绝缘材料开裂等;瓷瓶套管爆炸、绝缘击穿、脏污闪络,过电压闪络击穿,相间绝缘闪络,内绝缘对地闪络击穿,外绝缘对地闪络击穿。高压开关柜发生事故的原因概括主要有以下原因:
(1)爬距和空气间隙不足:爬距以及空气间隙不够是开关柜发生绝缘损坏事故的主要原因。尤其是手车柜,为了达到缩短柜体尺寸的目的,大幅度减小柜内的断路器,完全隔离插头相间或是对地距离,却未采取有效措施保证绝缘强度。
(2)生产安装质量和施工工艺不良:安装和施工的工艺对开关柜整体耐压水平有很大的影响。柜内的相关配件能够通过耐压试验,但是开关柜整体却不能通过,主要是由于装配质量差。比如紧固螺丝不规则,拧紧后螺杆长出螺母过多;有些支持瓷柱的紧固底板成“丁”型,在支持瓷柱处作特殊处理,这样既可以缩短绝缘距离,又能够造成电场相对集中。
(3)搭接处接触不良,长期发热导致事故:当接触不好时,该接触电阻增高引发发热,严重时会直接烧毁连接处设备,引起短路故障。
(4)周围环境的影响:随着环境污染不断加剧,空气污染也不断加剧,也使电力设备的绝缘子等部件受到污染。
分析多年来污闪事故,总结出发生污闪的原因主要有二:①(客观存在的)是污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘件的表面,产生污闪的可能性较大。②(人为原因)是绝缘子串的泄漏距离偏小,不能适应污秽和潮湿的环境。
3高压开关柜局部放电带电检测使用情况
局部放电声电波检测仪小巧方便,由电容耦合传感器、数据采集及输入单元、数据处理单元等部分组成,包含TEV法和超声波法两种检测方法。使用TEV法能够检测出局部放电幅值(dB)、脉冲数量、周期、放电严重度,可以切换多种检测模式。使用超声波法能够检测出声波幅值(dB),通过调整增益去提高精度,通过传感器将声波转换为电信号,最后进入信号采集系统。
在开展开关柜局部放电检测前,先对仪器进行自检,然后测量环境背景噪声的大小。由于开关柜外部的一些声源发出的电磁波也可能在开关柜上产生瞬时电压,其中包括架空线绝缘子、变压器进线套管、强的无线电信号、附近高速公路的车流量甚至是不连接到开关柜的金属体等,因此测量背景噪声时需要记下至少三次的幅值,并取平均值作为环境噪声的读数。
开始测量时,检测点应在柜前中部和下部,柜后的上、中下部进行选择,信号也尽可能选择较大部位,如电缆盒、电流互感器室、母排室、断路器以及电压互感器等中心位置。使用暂态对地电压法测量时,应使探头垂直地与在其要测量的金属体接触,不能留有空隙,使用超声波法检测时,传感器应靠近金属空隙、观察窗等声波信号容易泄漏部位。
4开关柜带电检测的建议
(1)需要不断完善带电测试的技术手段
依据设备放电缺陷顺序特点以及所呈现多种的表现方式,并结合实际经验,每类型的设备需一种及以上的检测方法。地电波、超声波带电检测技术各有优势,需要长期累计经验结果去衡量比较。日后带电检测应用的主要发展模式应是多种方法比较检测的方式,这也是是提高诊断效果的有效办法。另外,可以对设备安装在线的监测装置实时掌握开关柜状态,如将超高频或超声波检测技术内置于开关柜内。
(2)加大培训力度,提升人员测试水平
在现场测试中,仪器抗干扰特性以及人员现场测试经验是决定设备检测结果准确性的两个重要因素。所以带电检测对技术人员现场检测的经验及技术的要求较高。电力企业应加大对带电检测技术应用力度,建立培训、经验交流的常态机制,以期带电检测应用水平的整体提升。
结语
发电厂厂用高压开关柜局部放电带电检测技术的广泛应用,不仅可以尽早地发现开关柜内部的绝缘缺陷,还可以掌握设备的运行状态,为设备状态检修提供数据的支持有效防止停电事故的发生,确保电厂的安全稳定运行,局放带电检测技术再辅以红外成像技术在电力设备的状态检修中发挥着越来越大的作用,进一步降低检修成本。局放带电检测技术的应用需要有现场经验与试验原理为基础,检测位置的选择及放电源的位置,对超声波在传输过程中的衰减有所不同,而且发电厂不同于变电站由于辅机设备的噪声影响很大,需要足够的现场经验和进一步加大开关柜局部放电检测的设备量,提高开关柜局部放电带电检测的实际应用水平。
参考文献
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