第6章 暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)

1、精選文檔第六章 暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)技術(shù)第一節(jié) 暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)概述一、暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷程暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)（又稱為T(mén)EV，Transient Earth Voltage）最早是由英國(guó)的Dr. John Reeves于1974年首次提出，他發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備內(nèi)部局部放電脈沖激發(fā)的電磁波能在設(shè)備金屬殼體上產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)的對(duì)地電壓，這些瞬時(shí)的電壓脈沖可在設(shè)備外表面安裝一個(gè)特制的電容傳感器所檢測(cè)到，從而判斷設(shè)備內(nèi)部絕緣狀態(tài)。當(dāng)時(shí)的英國(guó)國(guó)家配電行業(yè)研究中心（EA Technology公司的前身）基于此原理，陸續(xù)研制開(kāi)發(fā)了PDL1、UltraTEV、UltraTEV Plus等一系列暫態(tài)地電壓檢測(cè)

2、儀器，在英國(guó)的電網(wǎng)公司得到了廣泛使用，并逐步被全世界其它電網(wǎng)公司采用。國(guó)內(nèi)的電網(wǎng)公司于2005年前后陸續(xù)開(kāi)始引入暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)，一些科研院校和設(shè)備制造企業(yè)也開(kāi)始相關(guān)研究與研制工作。目前，暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)有30 多年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，成為電力設(shè)備絕緣類缺陷簡(jiǎn)單有效、使用廣泛的帶電檢測(cè)技術(shù)。二、暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)適用性暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)是一種檢測(cè)電力設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱等配電設(shè)備的內(nèi)部絕緣缺陷檢測(cè)。但由于暫態(tài)地電壓脈沖必須通過(guò)設(shè)備金屬殼體間的間斷處由內(nèi)表面?zhèn)髦镣獗砻娣娇杀粰z測(cè)到，因此該檢測(cè)技術(shù)不適用于金屬外殼完全密封的電力設(shè)備（如：部分GIS、C-G

3、IS等）。放電模型模擬試驗(yàn)研究結(jié)果表明，暫態(tài)暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)對(duì)尖端放電、電暈放電和絕緣子內(nèi)部放電比較敏感，檢測(cè)效果較好，而對(duì)沿面放電、絕緣子表面放電不敏感（見(jiàn)表6.1），因此，在電力設(shè)備絕緣缺陷檢測(cè)時(shí)，暫態(tài)暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)常常與超聲波檢測(cè)技術(shù)一起使用。目前，暫態(tài)地電壓檢測(cè)主要以帶電檢測(cè)方式為主，采用手持式儀器對(duì)電力設(shè)備內(nèi)部放電進(jìn)行檢測(cè)；部分儀器配置兩個(gè)暫態(tài)地電壓傳感器，可通過(guò)時(shí)差法對(duì)局放源進(jìn)行定位；對(duì)于需要連續(xù)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備內(nèi)部放電的場(chǎng)合，也可采用固定安裝方式，實(shí)施在線監(jiān)測(cè)。表6.1 各放電模型檢測(cè)技術(shù)區(qū)別放電模型暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)超聲波局放檢測(cè)技術(shù)沿面放電模型不敏感敏感、有效尖端放電模型敏

4、感、有效敏感、有效絕緣子內(nèi)部缺陷模型敏感、有效不敏感三、應(yīng)用情況上世紀(jì)70年代，暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)被首次提出，由于其簡(jiǎn)單、實(shí)用的特性，逐步被各國(guó)電網(wǎng)公司認(rèn)可。目前已在英國(guó)、中東、新加坡、香港等40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)廣泛應(yīng)用，積累了30多年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。2005年前后，暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)開(kāi)始傳入國(guó)內(nèi)。2006年起，通過(guò)與新加坡新能源電網(wǎng)公司進(jìn)行同業(yè)對(duì)標(biāo)，以北京、上海、天津?yàn)榇淼囊慌鷩?guó)內(nèi)電網(wǎng)公司率先引進(jìn)暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)，開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)用，并成功發(fā)現(xiàn)了多起開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部局部放電案例，為該技術(shù)的推廣應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)在2008年北京奧運(yùn)會(huì)、2010年上海世博會(huì)、2010年廣州亞運(yùn)會(huì)等

5、大型活動(dòng)的保電工作中發(fā)揮了重要作用。國(guó)家電網(wǎng)公司在引入、推廣暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)方面做了大量卓有成效的工作。2010年，在充分總結(jié)部分省市電力公司試點(diǎn)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合狀態(tài)檢修工作的深入開(kāi)展，國(guó)網(wǎng)電網(wǎng)公司頒布了電力設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行）和電力設(shè)備帶電檢測(cè)儀器配置原則（試行），首次在國(guó)網(wǎng)電網(wǎng)公司范圍內(nèi)統(tǒng)一了暫態(tài)地電壓檢測(cè)的判據(jù)、周期和儀器配置標(biāo)準(zhǔn)，暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)在國(guó)網(wǎng)電網(wǎng)公司范圍全面推廣；2014年，國(guó)網(wǎng)電網(wǎng)公司修訂了輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程，正式將暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)列為開(kāi)關(guān)柜設(shè)備的常規(guī)帶電檢測(cè)試驗(yàn)項(xiàng)目之一；同年年底，為進(jìn)一步規(guī)范儀器選型，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)用，國(guó)網(wǎng)電網(wǎng)公司頒布了暫態(tài)地

6、電壓局部放電檢測(cè)儀技術(shù)規(guī)范和交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測(cè)試技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用導(dǎo)則，初步建立起完整的暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。第二節(jié) 暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)基本原理一、基礎(chǔ)知識(shí)1、暫態(tài)地電壓的產(chǎn)生機(jī)理當(dāng)配電設(shè)備發(fā)生局部放電現(xiàn)象時(shí)，帶電粒子會(huì)快速地由帶電體向接地的非帶電體快速遷移，如配電設(shè)備的柜體，并在非帶電體上產(chǎn)生高頻電流行波，且以光速向各個(gè)方向快速傳播。受集膚效應(yīng)的影響，電流行波往往僅集中在金屬柜體的內(nèi)表面，而不會(huì)直接穿透金屬柜體。但是，當(dāng)電流行波遇到不連續(xù)的金屬斷開(kāi)或絕緣連接處時(shí)，電流行波會(huì)由金屬柜體的內(nèi)表面轉(zhuǎn)移到外表面，并以電磁波形式向自由空間傳播，且在金屬柜體外表面產(chǎn)生暫態(tài)地電壓

7、，而該電壓可用專門(mén)設(shè)計(jì)的暫態(tài)地電壓傳感器進(jìn)行檢測(cè)。具體如圖6.1所示。圖6.1：暫態(tài)地電壓信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理示意圖由于配電設(shè)備柜體存在電阻，局部放電產(chǎn)生的電流行波在傳播過(guò)程中必然存在功率損耗，金屬柜體表面產(chǎn)生的暫態(tài)地電壓也就不僅與局部放電量有關(guān)，還會(huì)受到放電位置、傳播途徑以及箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和金屬斷口大小的影響。因此，暫態(tài)地電壓信號(hào)的強(qiáng)弱雖與局部放電量呈正比，但比例關(guān)系卻復(fù)雜、多變且難以預(yù)見(jiàn)，也就無(wú)法根據(jù)暫態(tài)地電壓信號(hào)的測(cè)量結(jié)果定量推算出局部放電量的多少。暫態(tài)地電壓傳感器類似于傳統(tǒng)的RF耦合電容器，其殼體兼做絕緣和保護(hù)雙重功能。當(dāng)金屬柜體外表面出現(xiàn)快速變化的暫態(tài)地電壓信號(hào)時(shí)，傳感器內(nèi)置的金屬極板上就會(huì)

8、感生出高頻脈沖電流信號(hào)，此電流信號(hào)經(jīng)電子電路處理后即可得到局部放電的強(qiáng)度。如果在配電設(shè)備柜體表面同時(shí)放置兩只暫態(tài)地電壓傳感器，則局部放電源發(fā)出的電磁波脈沖經(jīng)過(guò)不同的路徑先后傳播到兩只暫態(tài)地電壓傳感器，儀器通過(guò)比較或者測(cè)量電磁脈沖到達(dá)兩只傳感器的時(shí)間先后或者大小，則可以判斷出局部放電源的空間位置。2、暫態(tài)地電壓檢測(cè)的量度指標(biāo)暫態(tài)地電壓法局部放電檢測(cè)技術(shù)屬于間接法局部放電檢測(cè)技術(shù)，其信號(hào)波動(dòng)范圍大，隨機(jī)性強(qiáng)，而且檢測(cè)結(jié)果與放電源的位置和傳播途徑存在復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，因此難以按照IEC60270標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行標(biāo)定。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電嚴(yán)重程度的帶電檢測(cè)，并考慮間接法檢測(cè)的實(shí)際特點(diǎn)和檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)

9、的復(fù)雜性，其指標(biāo)體系經(jīng)常采用無(wú)線電電子學(xué)的測(cè)量單位，最經(jīng)常使用的單位主要有dBmV、dBV和dBm。2.1、dBmV對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)柜來(lái)說(shuō)，其局部放電所產(chǎn)生的暫態(tài)地電壓信號(hào)的幅值一般在1mV1V左右。暫態(tài)地電壓測(cè)量系統(tǒng)一般以電壓為基準(zhǔn)，以dBmV為單位進(jìn)行測(cè)量。按照標(biāo)準(zhǔn)定義，dBmV是以1mV為基準(zhǔn)，測(cè)量電壓（有效值或者峰-峰值）以mV為單位進(jìn)行的測(cè)量。即有： （6-1）根據(jù)定義，對(duì)于1mV的暫態(tài)地電壓信號(hào)，其對(duì)應(yīng)的dBmV值為0；而對(duì)于1V的暫態(tài)地電壓信號(hào)，其對(duì)應(yīng)的dBmV值則為60。顯然，幅值變化范圍為1000倍的暫態(tài)地電壓信號(hào)被壓縮到100以內(nèi)。2.2、dBV對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)柜來(lái)說(shuō)，其局部放電所

10、產(chǎn)生的超聲波信號(hào)幅值變化比暫態(tài)地電壓還要大，范圍約在0.5V100mV之間。超聲波測(cè)量系統(tǒng)一般以電壓為基準(zhǔn)，以dBV為單位進(jìn)行測(cè)量。按照標(biāo)準(zhǔn)定義，dBV是以1uV為基準(zhǔn)，測(cè)量電壓（有效值或者峰-峰值）以V為單位進(jìn)行的測(cè)量。即有： （6-2）根據(jù)定義，對(duì)于0.5V的超聲波信號(hào)，其對(duì)應(yīng)的dBV值為-6；而對(duì)于100mV的超聲波信號(hào)，其對(duì)應(yīng)的dBV值則為100。顯然，幅值變化范圍為20000倍的超聲波信號(hào)被壓縮到100以內(nèi)。2.3、dBmdBm是dBmW單位的縮寫(xiě)。無(wú)論是dBmV還是dBuV，都是一種電壓測(cè)量體系，與負(fù)載阻抗沒(méi)有關(guān)系，而dBm則是一種功率測(cè)量體系。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定義，dBmW或dBm是以1

11、mW為基準(zhǔn)，信號(hào)功率以mW為單位進(jìn)行的測(cè)量。即有： （6-3）對(duì)于大多數(shù)射頻測(cè)量設(shè)備，輸入阻抗和負(fù)載阻抗一般為50歐姆。根據(jù)定義，有： 將式（6-1)代入（6-3），則有： （6-4）其中，單位是mV，單位是mW。對(duì)于75歐姆測(cè)量系統(tǒng)，則有： （6-5）2.4、dBmV、dBV和dBmW之間的相互轉(zhuǎn)換根據(jù)前面的定義，可知： （6-6） （6-7）二、暫態(tài)地電壓傳感器的工作原理暫態(tài)地電壓傳感器的原理電路如圖6-2所示。圖6-2：暫態(tài)地電壓傳感器原理示意圖暫態(tài)地電壓傳感器是一個(gè)前面覆蓋有PVC塑料的金屬盤(pán)，并用同軸屏蔽電纜引出。PVC塑料一方面充當(dāng)絕緣材料，另一方面對(duì)傳感器起到保護(hù)和支撐作用。測(cè)量

12、時(shí)，暫態(tài)地電壓傳感器抵觸在開(kāi)關(guān)柜金屬柜體上面，裸露的金屬柜體可看作平板電容器的一個(gè)極板，而暫態(tài)地電壓傳感器則可看作平板電容器的另一個(gè)極板，中間的填充物則為PVC塑料。對(duì)于由金屬柜體、PVC材料和暫態(tài)地電壓傳感器構(gòu)成的平板電容器來(lái)說(shuō)，金屬柜體表面出現(xiàn)的任何電荷變化均會(huì)在暫態(tài)地電壓傳感器的金屬盤(pán)上感應(yīng)出同樣數(shù)量的電荷變化，并形成一定的高頻感應(yīng)電流。該高頻電流經(jīng)引出線輸入到檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部并經(jīng)檢測(cè)阻抗轉(zhuǎn)換為與放電強(qiáng)度成正比的高頻電壓信號(hào)。經(jīng)檢測(cè)設(shè)備處理后，則可得到開(kāi)關(guān)柜局部放電的放電強(qiáng)度、重復(fù)率等特征參數(shù)。耦合電容器的電壓-電流關(guān)系為： （6-8）其中，為暫態(tài)地電壓傳感器輸出的電流信號(hào)；為測(cè)量點(diǎn)處的暫態(tài)

13、地電壓信號(hào)；為用電容量表征的暫態(tài)地電壓傳感器設(shè)計(jì)參數(shù)。式(6-8)表示的高頻電流信號(hào)在檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部被檢測(cè)阻抗變換為電壓信號(hào)。 （6-9）值得注意的是，根據(jù)式（6-9），不同廠家設(shè)計(jì)的暫態(tài)地電壓檢測(cè)儀器可能在同一次檢測(cè)中得到不同的檢測(cè)結(jié)果，主要原因有：（1）暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備的測(cè)量結(jié)果與暫態(tài)地電壓傳感器的設(shè)計(jì)參數(shù)密切相關(guān)，如果不采取補(bǔ)償措施，不同的傳感器設(shè)計(jì)參數(shù)可能會(huì)得到不同的檢測(cè)結(jié)果；（2）暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備的測(cè)量結(jié)果與暫態(tài)地電壓信號(hào)的頻譜特性密切相關(guān)。不同放電類型的放電，即便具有相同的放電強(qiáng)度，暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備也可能會(huì)給出不同的檢測(cè)結(jié)果；（3）暫態(tài)地電壓法的測(cè)量結(jié)果與檢測(cè)儀器內(nèi)部的阻抗參數(shù)

14、有關(guān)。三、暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備的基本組成及原理暫態(tài)地電壓檢測(cè)儀器的組成框圖見(jiàn)圖6-3，主要分暫態(tài)地電壓信號(hào)檢測(cè)和信號(hào)定位兩大功能。圖6-3：暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備框圖1、暫態(tài)地電壓檢測(cè)功能 暫態(tài)地電壓檢測(cè)儀器由TEV傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器電路、人機(jī)接口、存儲(chǔ)器、通訊接口和電源管理單元組成。信號(hào)調(diào)理電路負(fù)責(zé)將微弱的暫態(tài)地電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適的信號(hào)電平、波形和頻率；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路負(fù)責(zé)將信號(hào)調(diào)理電路輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并提供給微處理器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理、分析和存儲(chǔ)；人機(jī)接口電路實(shí)現(xiàn)操作者與檢測(cè)設(shè)備的信息交互；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備信息的就地存儲(chǔ)；通訊接口電路用于實(shí)現(xiàn)

15、檢測(cè)設(shè)備終端與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的信息交換；電源管理單元負(fù)責(zé)電源的電壓變換和儲(chǔ)能部件的充電管理及監(jiān)測(cè)。 其中，最核心的是暫態(tài)地電壓信號(hào)調(diào)理電路，其原理框圖如圖6-4所示。其中，模擬濾波電路用于對(duì)暫態(tài)地電壓傳感器饋入的模擬進(jìn)行處理，限制其帶寬，以最大限度地降低外部環(huán)境的電磁干擾和提高局部放電檢測(cè)的靈敏度；對(duì)數(shù)放大電路用于對(duì)暫態(tài)地電壓信號(hào)進(jìn)行非線性放大；峰值檢波電路用于對(duì)持續(xù)時(shí)間短至ps級(jí)的局部放電信號(hào)進(jìn)行處理，提取對(duì)局部放電檢測(cè)最為重要的幅值信號(hào)，而將其持續(xù)時(shí)間展寬至s級(jí)，以降低后續(xù)采樣與轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。圖6-4：暫態(tài)地電壓信號(hào)調(diào)理電路原理示意圖暫態(tài)地電壓信號(hào)調(diào)理電路具有下列基本特征：（1）信

16、號(hào)調(diào)理電路的頻譜特性需要兼顧靈敏度和抗干擾特性的要求。對(duì)于主導(dǎo)頻率處于所設(shè)計(jì)頻帶范圍之外的局部放電現(xiàn)象，檢測(cè)設(shè)備存在失效的可能。對(duì)于開(kāi)關(guān)柜來(lái)說(shuō)，局部放電所產(chǎn)生電磁波信號(hào)的最高頻率一般不超過(guò)100MHz；（2）對(duì)數(shù)放大器對(duì)于弱信號(hào)具有很高的放大增益，因此對(duì)于輕微的局部放電現(xiàn)象具有較高的靈敏度。同時(shí)對(duì)數(shù)放大器對(duì)于大信號(hào)又具有很小的增益，因此對(duì)于劇烈的放電現(xiàn)象能夠自動(dòng)限制信號(hào)幅值，保證檢測(cè)設(shè)備的電氣安全；（3）峰值檢波電路能夠保留對(duì)局部放電檢測(cè)最為重要的峰值信息，而忽略了局部放電原始信號(hào)的頻率信息。一般來(lái)說(shuō)，檢波時(shí)間常數(shù)可達(dá)到100us，因此即便采用1MHz的采樣率也能夠正確測(cè)量局部放電。對(duì)便攜式檢

17、測(cè)設(shè)備的采樣率要求提出過(guò)高的技術(shù)要求毫無(wú)必要； （4）重復(fù)率過(guò)高的局部放電信號(hào)將會(huì)導(dǎo)致峰值檢波電路的輸出存在很大的直流分量，不同的信號(hào)提取算法可能會(huì)導(dǎo)致不同的測(cè)量結(jié)果。2、暫態(tài)地電壓定位功能暫態(tài)地電壓檢測(cè)儀器的定位功能一般采用時(shí)差原理實(shí)現(xiàn)，一般采用硬件數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，主要包括：兩路幾乎完全相同的TEV傳感器、增益控制電路、觸發(fā)邏輯電路以及最后對(duì)電磁脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)時(shí)序鑒別的高速邏輯電路。增益控制電路主要用來(lái)將傳感器輸入的暫態(tài)地電壓信號(hào)放大或者衰減到合適的電壓水平，并與觸發(fā)邏輯的設(shè)定值相匹配，以便精確獲得暫態(tài)地電壓信號(hào)的觸發(fā)時(shí)刻；觸發(fā)邏輯電路的主要功能是將模擬的暫態(tài)地電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適的數(shù)字邏輯電平，

18、且嚴(yán)格保證邏輯電平的前沿與暫態(tài)地電壓的出現(xiàn)時(shí)刻保持一致；時(shí)序鑒別邏輯電路對(duì)兩路觸發(fā)邏輯電路輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)鑒別，并提供對(duì)稱的時(shí)序鑒別邏輯輸出；微處理器讀取時(shí)序鑒別邏輯的輸出，則可以判斷出暫態(tài)地電壓信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間先后，從而幫助操作人員判斷出局部放電源的大致位置。3、暫態(tài)地電壓檢測(cè)的指標(biāo)體系暫態(tài)地電壓檢測(cè)儀器的主要技術(shù)指標(biāo)包括：（1）頻帶范圍：儀器能夠正確檢測(cè)的射頻信號(hào)頻帶范圍，一般為3MHz100MHz。值得注意的是，由于局部放電信號(hào)屬于非穩(wěn)態(tài)高頻信號(hào)，頻帶范圍的標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)與常見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，一般很難沿用-3dB標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，對(duì)于開(kāi)關(guān)柜的局部放電現(xiàn)象，射頻信號(hào)主導(dǎo)頻率低于3MHz的幾率很

19、高，因此，對(duì)于特定類型的局部放電，不同的暫態(tài)地電壓法檢測(cè)設(shè)備給出的檢測(cè)結(jié)果可能存在較大的差異。（2）標(biāo)稱電容：暫態(tài)地電壓傳感器電容參數(shù)的計(jì)算值或穩(wěn)態(tài)測(cè)量值，一般為pF級(jí)。不同的檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)廠商根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可能選擇不同標(biāo)稱值的傳感器，但一般不會(huì)超過(guò)100pF。（3）測(cè)量范圍：檢測(cè)設(shè)備能夠測(cè)量的射頻信號(hào)的最大值或有效值，單位一般為dBmV。如果采用dBm標(biāo)定，可根據(jù)式（6-6）、（6-7）進(jìn)行變換。由于對(duì)數(shù)放大器對(duì)大信號(hào)的增益非常小，且目前尚無(wú)可靠的測(cè)量誤差標(biāo)定辦法，因此儀器的測(cè)量范圍能夠滿足要求即可。（4）重復(fù)率：檢測(cè)設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)或每工頻周期能夠正確分辨的放電活動(dòng)次數(shù)。重復(fù)率僅統(tǒng)計(jì)放電強(qiáng)度超

20、過(guò)設(shè)定水平的放電脈沖，由于每個(gè)設(shè)備廠商設(shè)定的判定標(biāo)準(zhǔn)存在差異，因此重復(fù)率的測(cè)量結(jié)果可能會(huì)存在差異。值得注意的是，局部放電活動(dòng)的根本特征是放電強(qiáng)度和重復(fù)性。實(shí)踐過(guò)程中，對(duì)于放電強(qiáng)度過(guò)大而重復(fù)率過(guò)小，或者放電強(qiáng)度過(guò)小而重復(fù)率很大的局部放電現(xiàn)象，可能都屬于干擾的范疇。（5）定位精度：按照時(shí)間鑒別精度標(biāo)定，不大于2ns，對(duì)應(yīng)的定位空間分辨率不大于600mm。（6）增益控制精度：增益控制精度間接影響著暫態(tài)地電壓脈沖的捕捉精度，是暫態(tài)地電壓定位的重要誤差來(lái)源，一般不高于1dB。如果增益控制的步進(jìn)精度過(guò)低，可能導(dǎo)致邏輯觸發(fā)電路無(wú)法精確地在脈沖峰值處觸發(fā)，使得不同暫態(tài)地電壓信號(hào)通道的數(shù)字邏輯信號(hào)前沿時(shí)刻產(chǎn)生偏

21、差，導(dǎo)致定位結(jié)果不準(zhǔn)確。第三節(jié) 暫態(tài)地電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析一、檢測(cè)方法1 檢測(cè)流程 高壓開(kāi)關(guān)柜的局部放電檢測(cè)在開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)和頻譜特性方面與其他電力設(shè)備存在明顯區(qū)別。首先，放電部件封閉于金屬殼體內(nèi)，檢測(cè)設(shè)備的傳感器難以深入開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)部，因此檢測(cè)過(guò)程難以排除環(huán)境電磁噪聲的影響。其次，開(kāi)關(guān)柜及其部件主要采用空氣絕緣或環(huán)氧樹(shù)脂固體絕緣，絕緣強(qiáng)度較弱，電磁放電的頻譜較低，基本上與環(huán)境電磁噪聲的頻帶重合。因此，高壓開(kāi)關(guān)柜的暫態(tài)地電壓檢測(cè)必須遵循一定的程序，才能得出準(zhǔn)確的結(jié)論。圖6-5 開(kāi)關(guān)柜局部放電現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的基本流程暫態(tài)地電壓檢測(cè)之前，必須采取措施首先檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的背景噪聲并做好記錄。然后，開(kāi)始按照正常程序檢測(cè)

22、開(kāi)關(guān)柜的暫態(tài)地電壓數(shù)據(jù)，并按照一定的閾值準(zhǔn)則綜合背景噪聲和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，評(píng)估開(kāi)關(guān)柜的實(shí)際局部放電數(shù)據(jù)。注意，閾值準(zhǔn)則一般情況下僅能給出開(kāi)關(guān)柜是否存在局部放電的信息，而放電程度的表征是很不嚴(yán)格的，但這種分析方法卻比較直接和快捷。另外，也應(yīng)當(dāng)考慮背景噪聲的波動(dòng)特性，每隔一段時(shí)間就應(yīng)當(dāng)復(fù)測(cè)背景噪聲，以保證背景噪聲的時(shí)效性。在簡(jiǎn)單閾值分析無(wú)法給出正確的放電信息時(shí)，特別是放電程度相對(duì)偏弱時(shí)，還可以利用橫向分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)單臺(tái)或多臺(tái)開(kāi)關(guān)柜局部放電活動(dòng)的判斷。與閾值分析和橫向分析技術(shù)相比，統(tǒng)計(jì)分析則可以從宏觀角度分析和發(fā)現(xiàn)電力企業(yè)開(kāi)關(guān)柜局部放電狀態(tài)的發(fā)展演化，既能幫助企業(yè)制訂正確的檢修策略，也能為閾值分析提供更加

23、符合企業(yè)自身實(shí)際的判斷準(zhǔn)則?？v向分析則是通過(guò)特定開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)展變化，幫助運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備存在的潛伏性缺陷。對(duì)于檢測(cè)結(jié)果判斷為異常的開(kāi)關(guān)柜，需要進(jìn)一步采用局部放電定位技術(shù)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行排查、確認(rèn)。2 檢測(cè)儀器要求2.1、基本功能² 能夠顯示暫態(tài)地電壓信號(hào)的強(qiáng)度；² 具備單次測(cè)試和連續(xù)測(cè)試兩種測(cè)試模式；² 具備報(bào)警設(shè)置功能及告警功能；² 具備數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出功能；² 具備基于電磁波信號(hào)時(shí)差法的局部放電定位功能。2.2高級(jí)功能² 具備脈沖計(jì)數(shù)功能，可以顯示2s脈沖數(shù)；² 可通過(guò)不同測(cè)量模式的綜合分析進(jìn)行局部

24、放電定位和種類識(shí)別；² 通過(guò)數(shù)據(jù)管理軟件，對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行絕緣狀態(tài)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等；² 能夠輸出與暫態(tài)地電壓信號(hào)前沿同步的脈沖信號(hào)輸出。2.3使用條件要求² 環(huán)境溫度：-10+55；² 環(huán)境相對(duì)濕度：0%85%； ² 大氣壓力：80kPa110kPa。2.4 性能指標(biāo)要求² 測(cè)量量程：0dBmV 60dBmV；² 分辨率：1dBmV；² 誤差：不超過(guò)±2dBmV；² 傳感器頻率范圍：3MHz100MHz；² 增益調(diào)整步進(jìn)精度：不大于1dB；² 時(shí)間定位精度：2ns。3、現(xiàn)場(chǎng)檢

25、測(cè)要求3.1檢測(cè)人員要求² 檢測(cè)人員應(yīng)具備如下條件:² 熟悉暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)的基本原理、診斷程序和缺陷定性的方法；² 了解暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)儀的技術(shù)參數(shù)和性能；掌握暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)儀的使用方法；² 了解開(kāi)關(guān)柜設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行狀況；² 熟悉相關(guān)導(dǎo)則，接受過(guò)暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)技術(shù)的培訓(xùn)，具備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試能力；² 具有一定的現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，熟悉并嚴(yán)格遵守電力生產(chǎn)和工作現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)安全管理規(guī)定。3.2工作安全要求² 應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家電網(wǎng)安監(jiān)2009664號(hào)國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（變電 部分）的相關(guān)要求；²

26、; 應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)變（配）電站巡視的要求；² 檢測(cè)至少由兩人進(jìn)行，并嚴(yán)格執(zhí)行保證安全的組織措施和技術(shù)措施；² 應(yīng)有專人監(jiān)護(hù)，監(jiān)護(hù)人在檢測(cè)期間應(yīng)始終行使監(jiān)護(hù)職責(zé)，不得擅離崗位或兼職 其他工作；² 應(yīng)確保操作人員及測(cè)試儀器與電力設(shè)備的高壓部分保持足夠的安全距離；² 不得操作開(kāi)關(guān)柜設(shè)備，開(kāi)關(guān)柜金屬外殼應(yīng)接地良好；² 設(shè)備投入運(yùn)行30分鐘后，方可進(jìn)行帶電測(cè)試；² 測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)明顯異常情況時(shí)（如異音、電壓波動(dòng)、系統(tǒng)接地等），應(yīng)立即停止測(cè)試工作并撤離現(xiàn)場(chǎng)。3.3工作條件要求² 開(kāi)關(guān)柜設(shè)備上無(wú)其他作業(yè)；² 開(kāi)關(guān)柜金屬外殼應(yīng)清潔并

27、可靠接地；² 應(yīng)盡量避免干擾源（如氣體放電燈、排風(fēng)系統(tǒng)電機(jī)）等帶來(lái)的影響；² 進(jìn)行室外檢測(cè)應(yīng)避免天氣條件對(duì)檢測(cè)的影響；² 雷電時(shí)禁止進(jìn)行檢測(cè)。4、檢測(cè)方法4.1檢測(cè)周期要求² 新投運(yùn)和解體檢修后的設(shè)備，應(yīng)在投運(yùn)后1個(gè)月內(nèi)進(jìn)行一次運(yùn)行電壓下的檢測(cè)，記錄開(kāi)關(guān)柜每一面的測(cè)試數(shù)據(jù)作為初始數(shù)據(jù)，以后測(cè)試中作為參考；² 暫態(tài)地電壓檢測(cè)至少一年一次；² 對(duì)存在異常的開(kāi)關(guān)柜設(shè)備，在該異常不能完全判定時(shí)，可根據(jù)開(kāi)關(guān)柜設(shè)備的運(yùn)行工況縮短檢測(cè)周期。4.2檢測(cè)工作準(zhǔn)備² 檢查儀器完整性，確認(rèn)儀器能正常工作，保證儀器電量充足或者現(xiàn)場(chǎng)交流電源滿足儀器使

28、用要求；² 對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)備，在每面開(kāi)關(guān)柜的前面、后面均應(yīng)設(shè)置測(cè)試點(diǎn)，具備條件時(shí)，在側(cè)面設(shè)置測(cè)試點(diǎn)，檢測(cè)位置可參考圖6-19； 后上后中后下前下前中側(cè)下側(cè)中側(cè)上 圖6-6 暫態(tài)地電壓參考檢測(cè)位置示意圖4.3檢測(cè)部位² 一般按照前面、后面、側(cè)面進(jìn)行選擇布點(diǎn)，前面選2點(diǎn)，后面、側(cè)面選3點(diǎn)，后面、側(cè)面的選點(diǎn)應(yīng)根據(jù)設(shè)備安裝布置的情況確定；² 如存在異常信號(hào)，則應(yīng)在該開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行多次、多點(diǎn)檢測(cè)，查找信號(hào)最大點(diǎn)的位置；² 應(yīng)盡可能保持每次測(cè)試點(diǎn)的位置一致，以便于進(jìn)行比較分析；² 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)置相應(yīng)的檢測(cè)位置。4.4檢測(cè)步驟² 按4.2進(jìn)行檢測(cè)準(zhǔn)

29、備；² 測(cè)試環(huán)境（空氣和金屬）中的背景值，并在表格中記錄。一般情況下，測(cè)試金屬背景值時(shí)可選擇開(kāi)關(guān)室內(nèi)遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)柜的金屬門(mén)窗；測(cè)試空氣背景時(shí)，可在開(kāi)關(guān)室內(nèi)遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)柜的位置，放置一塊20×20cm的金屬板，將傳感器貼緊金屬板進(jìn)行測(cè)試；² 對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)傳感器應(yīng)與高壓開(kāi)關(guān)柜柜面緊貼并保持相對(duì)靜止，待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄結(jié)果，如有異常再進(jìn)行多次測(cè)量；² 一般可先采用常規(guī)檢測(cè)，若常規(guī)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)異常，再采用定位檢測(cè)進(jìn)一步排查；² 對(duì)于異常數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)記錄保存，記錄故障位置；² 填寫(xiě)設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表，進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果分析；² 注意測(cè)試過(guò)程中應(yīng)

30、避免信號(hào)線、電源線纏繞一起。排除干擾信號(hào)，必要時(shí)可關(guān)閉開(kāi)關(guān)室內(nèi)照明燈及通風(fēng)設(shè)備。4.5定位步驟² 在暫態(tài)地電壓檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行放電源定位；² 利用與定位儀器配套的檢查設(shè)備確認(rèn)定位儀器性能完好；² 將兩只暫態(tài)地電壓傳感器分置于開(kāi)關(guān)柜面板上，并保證間隔距離不小于0.6米；² 使用自動(dòng)或手動(dòng)功能調(diào)節(jié)兩個(gè)通道的觸發(fā)電平，保證每個(gè)檢測(cè)通道均能夠連續(xù)、可靠、準(zhǔn)確地被觸發(fā)；² 啟動(dòng)儀器的定位功能。當(dāng)某個(gè)通道的指示燈點(diǎn)亮?xí)r，表明放電源靠近該通道連接的傳感器位置。定位操作時(shí)的注意事項(xiàng)：² 如果兩個(gè)通道的指示燈交替點(diǎn)亮，可能存在兩種原因：（1）暫態(tài)

31、地電壓信號(hào)到達(dá)兩個(gè)傳感器的時(shí)間相差很小，超過(guò)了定位儀器的分辨率；（2）兩個(gè)傳感器與放電點(diǎn)的距離大致相等，導(dǎo)致時(shí)序鑒別電路難以正常鑒別。解決方法：可略微移動(dòng)其中一個(gè)傳感器，使得定位儀器能夠分辨出哪個(gè)傳感器先被觸發(fā)。² 影響放電源定位測(cè)試結(jié)果的兩種情況：（1）當(dāng)局部放電源距離測(cè)量位置較遠(yuǎn)時(shí)，暫態(tài)地電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)距離傳輸后導(dǎo)致波形前沿發(fā)生畸變，且因?yàn)樾盘?hào)不同頻率分量傳播的速度存在差異，會(huì)造成波形前沿進(jìn)一步畸變，影響定位儀器判斷；（2）強(qiáng)烈的環(huán)境噪聲干擾也會(huì)導(dǎo)致定位儀器判斷不穩(wěn)定。二、診斷方法1、背景噪聲對(duì)暫態(tài)地電壓局部放電分析的影響開(kāi)關(guān)柜金屬柜體的暫態(tài)地電壓水平從能量角度來(lái)看，可認(rèn)為是外

32、部空間的電磁干擾與局部放電共同作用的結(jié)果。假設(shè)：符號(hào)定義金屬門(mén)等處測(cè)量的噪聲分貝值，即背景噪聲值；開(kāi)關(guān)柜實(shí)測(cè)的暫態(tài)地電壓分貝值，包括噪聲的影響，即實(shí)測(cè)值；開(kāi)關(guān)柜局部放電的暫態(tài)地電壓理論分貝值，即實(shí)際值；在巡檢過(guò)程中可以通過(guò)測(cè)量得到的數(shù)值是dBN和dBNS。通過(guò)公式（6-10）可以計(jì)算得到dBS。 （6-10）根據(jù)式（6-10）可以得到如下結(jié)論（1）實(shí)際值不等于實(shí)測(cè)值，也不簡(jiǎn)單的等于實(shí)測(cè)值減去背景噪聲值；（2）實(shí)測(cè)值與背景噪聲值之間的差別越大，則實(shí)測(cè)值越接近于局部放電的實(shí)際值。其中，當(dāng)實(shí)測(cè)值與背景噪聲值的差別達(dá)到15dB時(shí)，實(shí)測(cè)值與實(shí)際值之間的誤差約為7%，基本可認(rèn)為實(shí)測(cè)值接近實(shí)際值。2、暫態(tài)暫

33、態(tài)地電壓檢測(cè)結(jié)果常見(jiàn)分析方法2.1閾值分析技術(shù)閾值分析技術(shù)通過(guò)將開(kāi)關(guān)柜的暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)與局部放電狀態(tài)判斷閾值進(jìn)行比較，可以初步判斷出開(kāi)關(guān)柜目前的運(yùn)行狀況。具體的閾值（推薦參考值）比較流程如下：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)室內(nèi)背景噪聲值在20dB以下時(shí)，這里開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)值指的是實(shí)測(cè)值。（a）、如果開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)值在20dB以下，則表示開(kāi)關(guān)柜正常，按照巡檢周期安排再次進(jìn)行巡檢；（b）、如果開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)值在2025dB，應(yīng)對(duì)該開(kāi)關(guān)柜加強(qiáng)關(guān)注，縮短巡檢周期，觀察檢測(cè)幅值的變化趨勢(shì)；（c）、如果開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)值在2530dB，則表明該開(kāi)關(guān)柜可能存在局部放電現(xiàn)象，應(yīng)縮短巡檢的時(shí)間間隔，必要時(shí)應(yīng)使用定位技術(shù)對(duì)放電點(diǎn)

34、進(jìn)行定位；（d）、如果開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)值在30dB以上，則表明該開(kāi)關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象，應(yīng)使用定位技術(shù)對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行定位。必要時(shí)，應(yīng)使用在線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)；（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)室內(nèi)背景噪聲值在20dB以上時(shí)，要求開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)值（即實(shí)測(cè)值）與背景噪聲值之間應(yīng)有較大的差別，使得開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)值接近實(shí)際值，從而從背景噪聲中被區(qū)別出來(lái)判斷局部放電的狀態(tài)。（a）、如果開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)值與背景值之間的差距在15dB以下時(shí)，則表示開(kāi)關(guān)柜正常，按照巡檢周期安排再次進(jìn)行巡檢；（b）、如果開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)值與背景值之間的差距在1520dB，應(yīng)對(duì)該開(kāi)關(guān)柜加強(qiáng)關(guān)注，縮短巡檢周期，觀察檢測(cè)幅值的變化趨勢(shì)；（c）、如果開(kāi)關(guān)柜的

35、檢測(cè)值與背景值之間的差距在2025dB，則表明該開(kāi)關(guān)柜可能存在局部放電現(xiàn)象，應(yīng)縮短巡檢的時(shí)間間隔。必要時(shí)，應(yīng)使用定位技術(shù)對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行定位；（d）、如果開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)值與背景值之間的差距在25dB以上，則表明該開(kāi)關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象，應(yīng)使用定位技術(shù)對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行定位，必要時(shí)應(yīng)使用在線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)；（3）所有故障處理過(guò)的開(kāi)關(guān)柜，應(yīng)再次對(duì)該開(kāi)關(guān)室進(jìn)行局部放電檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與跟處理前進(jìn)行比較，衡量故障處理的準(zhǔn)確性；（4）閾值比較技術(shù)比較簡(jiǎn)單，易于掌握，非常適合巡檢現(xiàn)場(chǎng)使用。閾值比較技術(shù)關(guān)注于巡檢時(shí)開(kāi)關(guān)室內(nèi)每個(gè)開(kāi)關(guān)柜的局部放電檢測(cè)狀況，但是無(wú)法分析開(kāi)關(guān)室內(nèi)所有開(kāi)關(guān)柜在此次巡檢的整體狀況。

36、當(dāng)遇到一個(gè)開(kāi)關(guān)室內(nèi)存在多個(gè)異常的開(kāi)關(guān)柜或所有開(kāi)關(guān)柜均異常時(shí)，閾值比較技術(shù)的作用有限，此時(shí)就需要采用橫向分析技術(shù)來(lái)進(jìn)一步分析。2.2統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)實(shí)施暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)初期主要采用推薦參考值進(jìn)行分析和判斷。但是，不同地區(qū)在開(kāi)關(guān)柜配備、環(huán)境、暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)設(shè)備配備等方面存在差異，該推薦參考值并不一定適合本地的應(yīng)用。因此，需要各個(gè)地區(qū)開(kāi)展廣泛的、長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，累積足夠的暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)算，可以修訂和完善推薦參考值，從而獲得適合不同地區(qū)地方特點(diǎn)的暫態(tài)地電壓局部放電判斷閾值。以暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)為統(tǒng)計(jì)樣本可以計(jì)算得到以下的統(tǒng)計(jì)結(jié)果： (6-11)式（6-1

37、1）中：表示統(tǒng)計(jì)樣本的平均水平；表示總體樣本偏離平均水平的程度。電力公司根據(jù)年度檢修資金預(yù)算和人員配置的情況，合理選擇允許的設(shè)備異常概率水平，由和可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)設(shè)備異常概率水平的狀態(tài)判斷閾值。目前國(guó)內(nèi)采用的推薦參考值來(lái)源于國(guó)外電力企業(yè)近6000次開(kāi)關(guān)柜局部放電暫態(tài)地電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，其中選擇與前10%樣本計(jì)算對(duì)應(yīng)的局部放電狀態(tài)判據(jù)A=30dB，與前15%樣本計(jì)算對(duì)應(yīng)的局部放電狀態(tài)判據(jù)A=25dB，與前25%樣本計(jì)算對(duì)應(yīng)的局部放電狀態(tài)判據(jù)B=20dB，這三個(gè)狀態(tài)判據(jù)作為暫態(tài)地電壓局部放電檢測(cè)值VdB的狀態(tài)判斷閾值，即VdB20正常20VdB25注意25VdB30異常30VdB嚴(yán)重具體統(tǒng)計(jì)分

38、析如下圖6-7所示。圖6-7 統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算狀態(tài)判斷閾值2.3橫向分析技術(shù)橫向分析技術(shù)就是充分考慮一組檢測(cè)設(shè)備的共同性特征，并假定這些共同特征對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)檢測(cè)具有同等的影響，從而根據(jù)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果推斷單一設(shè)備狀態(tài)異常程度。這些共同特征可以包括電力設(shè)備實(shí)際的空間安裝位置、結(jié)構(gòu)類型、制造商或制造水平、投運(yùn)年限以及分屬不同相別的同類部件，等等。假如同一時(shí)間點(diǎn)獲取的狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)序列為，同時(shí)定義其均值： (6-12)如果將狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)序列看成維歐幾里得空間，則其均值無(wú)疑位于歐幾里得空間的中心，實(shí)測(cè)的狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)偏離歐幾里得中心的程度可用歐幾里得距離或矩陣范數(shù)進(jìn)行描述，如下式所示： (6-13)如果確定需要實(shí)現(xiàn)

39、選1，則矩陣范數(shù)最大者往往也就是問(wèn)題的關(guān)鍵。橫向分析可供選擇的基準(zhǔn)特征很多，開(kāi)關(guān)柜的安裝空間位置就是其中一項(xiàng)。假設(shè)開(kāi)關(guān)柜呈“一”字形排列并按順序依次編號(hào)，將其局部放電水平如圖6所示描繪在直角坐標(biāo)系中，其中橫坐標(biāo)代表柜體編號(hào)，縱坐標(biāo)代表放電強(qiáng)度。由于同一個(gè)開(kāi)關(guān)室內(nèi)開(kāi)關(guān)柜基本來(lái)源于同一制造廠家，設(shè)備的絕緣水平理應(yīng)不存在明顯的差異。同時(shí)，由于安裝空間臨近，環(huán)境噪聲對(duì)每面開(kāi)關(guān)柜的影響也應(yīng)基本一致。通過(guò)計(jì)算同次檢測(cè)結(jié)果的總體平均水平，并衡量每個(gè)開(kāi)關(guān)柜偏離總體平均水平的程度來(lái)判斷設(shè)備是否存在絕緣缺陷。正常情況下每面開(kāi)關(guān)柜的測(cè)量結(jié)果差別不大，基本在總體平均水平上下波動(dòng)，得到的曲線應(yīng)是非常平緩，如圖6-8所示

40、，說(shuō)明金屬封閉開(kāi)關(guān)柜內(nèi)不存在明顯的放電現(xiàn)象。圖6-8、絕緣水平正常情況下的橫向分析曲線當(dāng)某一開(kāi)關(guān)柜個(gè)體的檢測(cè)結(jié)果偏離總體平均水平較大時(shí)，可以判斷此開(kāi)關(guān)柜存在缺陷的概率較高。如圖6-9所示，間隔3的局部放電水平明顯偏離平均水平，且相鄰兩側(cè)的數(shù)據(jù)迅速降低，說(shuō)明間隔3存在故障的幾率較高。圖6-9、絕緣水平異常情況下的橫向分析曲線橫向分析技術(shù)適合對(duì)開(kāi)關(guān)室內(nèi)一組開(kāi)關(guān)柜的同一次檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，僅僅能夠提供是否存在異常地可能性，但是無(wú)法對(duì)某一個(gè)開(kāi)關(guān)柜的連續(xù)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行確切地定量分析，判斷其變化趨勢(shì)，而這恰恰是趨勢(shì)分析技術(shù)的作用。2.4縱向分析技術(shù)縱向分析技術(shù)充分考慮電力設(shè)備劣化規(guī)律的特點(diǎn)，認(rèn)為絕緣劣化屬于

41、一種緩慢累積的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過(guò)程。因此，當(dāng)前及未來(lái)的設(shè)備狀態(tài)可通過(guò)前期檢測(cè)數(shù)據(jù)提前預(yù)測(cè)，而實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的嚴(yán)重偏離往往意味著設(shè)備狀態(tài)的突然變化，從而判斷出合適的狀態(tài)檢修時(shí)間?？v向分析假定某一開(kāi)關(guān)柜的絕緣水平不會(huì)發(fā)生突發(fā)性惡化，連續(xù)性的局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)大的差異，即變化量保持穩(wěn)定，且圍繞平均水平波動(dòng)，可以通過(guò)分析局放檢測(cè)數(shù)據(jù)偏離平均水平的變化趨勢(shì)程度來(lái)判斷設(shè)備是否產(chǎn)生絕緣缺陷及缺陷嚴(yán)重程度。可用于縱向分析的算法有很多，諸如遞推濾波與預(yù)測(cè)技術(shù)、過(guò)程控制技術(shù)等均可以用于電力設(shè)備狀態(tài)的趨勢(shì)分析，以下提供幾種基本的縱向分析技術(shù)：（1）基本縱向分析對(duì)同一開(kāi)關(guān)柜不同時(shí)間的檢測(cè)數(shù)據(jù)以曲線或數(shù)值形式描述其隨時(shí)間的

42、趨勢(shì)變化，可利用預(yù)測(cè)值或其與實(shí)測(cè)值的差值是否越限作為控制狀態(tài)檢修的時(shí)刻。圖6-10給出了一種狀態(tài)檢修變量的基本趨勢(shì)分析圖?？梢钥闯?，受各種干擾因素的影響，每次狀態(tài)量的實(shí)測(cè)值都會(huì)存在一定的波動(dòng)，但基本圍繞平均值線上下變化。隨著時(shí)間的變化，狀態(tài)量的實(shí)測(cè)值超過(guò)設(shè)定的控制上限，則意味著設(shè)備狀態(tài)出現(xiàn)劣化跡象，可以提前安排檢修。6-10、基本趨勢(shì)分析示意圖（2）累積和分析技術(shù) 控制論中常稱之為CUSUM圖。該技術(shù)通過(guò)不斷按照時(shí)間順序?qū)?shí)測(cè)值與狀態(tài)數(shù)據(jù)序列遞推均值之差進(jìn)行累加求和，從而檢測(cè)出設(shè)備狀態(tài)嚴(yán)重偏離正常水平的時(shí)刻，最終確定合適的檢修時(shí)刻。假如設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的檢測(cè)值為，狀態(tài)數(shù)據(jù)序列的遞推均值為，二者之差

43、為，則控制變量可定義為： (6-13)其中：當(dāng)設(shè)備運(yùn)行正常時(shí)，圍繞均線隨機(jī)波動(dòng)，控制變量基本為零。當(dāng)突然增大時(shí)，則意味著設(shè)備狀態(tài)突然惡化，需要盡快安排檢修。圖6-11給出了一種狀態(tài)量的CUSUM圖。與基本縱向分析不同，CUSUM曲線處理的是狀態(tài)變量的偏差值，因此其曲線基本圍繞0-基準(zhǔn)線在平穩(wěn)地波動(dòng)。一旦出現(xiàn)大幅度的狀態(tài)變化，則CUSUM曲線很快偏離0-基準(zhǔn)線，意味著需要盡快安排對(duì)設(shè)備的檢修。圖6-11、CUSUM圖（3）指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均技術(shù) 控制論中常稱為EWMA(Exponentially Weighted Moving Average)技術(shù)。該技術(shù)類似于遞推濾波和預(yù)測(cè)技術(shù)，指導(dǎo)思想就是為不

44、同時(shí)刻的數(shù)據(jù)賦予不同的權(quán)重，近期數(shù)據(jù)賦予較大的權(quán)重，而歷史數(shù)據(jù)的權(quán)重較低，從而同時(shí)兼顧時(shí)效性與平穩(wěn)性的要求。 狀態(tài)數(shù)據(jù)序列的EWMA值可描述為： (6-14) 其中， 顯然，當(dāng)時(shí)，EWMA技術(shù)退化為基本趨勢(shì)分析技術(shù)；當(dāng)時(shí)，每個(gè)狀態(tài)數(shù)據(jù)的權(quán)重趨向一致，EWMA技術(shù)退化為CUSUM技術(shù)。圖6-12給出了一種狀態(tài)量的EWMA圖。與基本趨勢(shì)分析方法不同，EWMA盡管也是處理狀態(tài)變量的實(shí)測(cè)值，但分析參數(shù)優(yōu)先考慮最新的狀態(tài)變量，且同時(shí)考慮歷史數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前狀態(tài)變量的影響。因此，EWMA曲線較之基本趨勢(shì)分析曲線更為平坦。但是，一旦出現(xiàn)大幅度的狀態(tài)變化，則EWMA曲線也會(huì)很快超過(guò)控制限值，意味著需要盡快安排對(duì)設(shè)備

45、的檢修。圖6-12 EWMA圖3、檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表變電站名開(kāi)關(guān)柜母線電壓（kV）檢測(cè)儀器型號(hào)檢測(cè)儀器編號(hào)天氣晴/陰溫度 相對(duì)濕度 %環(huán)境背景值空氣dBmV測(cè)試位置金屬dBmV測(cè)試位置序號(hào)開(kāi)關(guān)柜編號(hào)名稱前中 dBmV前下 dBmV后上dBmV后中dBmV后下dBmV側(cè)上dBmV側(cè)中dBmV側(cè)下dBmV負(fù)荷A1前次本次2前次本次3前次本次4前次本次5前次本次6前次本次數(shù)據(jù)分析結(jié)果正常 異常 情況描述： 3 測(cè)試人員簽名姓名：日期：審核人員簽名姓名：日期：第四節(jié) 典型案例剖析案例一1、檢測(cè)情況在對(duì)某變電站10kV開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行局放檢測(cè)時(shí)，使用暫態(tài)地電壓檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)203 柜存在異常，再使用定位儀對(duì)203柜進(jìn)

46、行定位，初步判斷母線穿墻套管附近存在局部放電。2、處理和分析為進(jìn)一步證實(shí)檢測(cè)結(jié)果，使用暫態(tài)地電壓局部放電監(jiān)測(cè)儀對(duì)10kV母線進(jìn)線柜體進(jìn)行連續(xù)在線檢測(cè)。探頭及天線布置情況如圖所示。 俯視圖 側(cè)視圖結(jié)果顯示5號(hào)、9號(hào)探頭數(shù)據(jù)較正常值高很多，證實(shí)此處確實(shí)存在局部放電。使用紅外成像儀對(duì)5號(hào)、9號(hào)探頭附近的柜體進(jìn)行溫度掃描，發(fā)現(xiàn)B、C相熱點(diǎn)比鄰近其他部位高3攝氏度。綜合分析后認(rèn)為3號(hào)變壓器10kV母線進(jìn)線柜體內(nèi)存在放電現(xiàn)象， 放電位置為B、C相附近。3、停電檢查及試驗(yàn)對(duì)該開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行停電檢查和缺陷處理工作。停電后打開(kāi)進(jìn)線柜面板，發(fā)現(xiàn)母線支撐絕緣子表面塵埃嚴(yán)重、B相一只母線絕緣子標(biāo)簽脫開(kāi)、C相帶電顯示器引線

47、與母線過(guò)近等現(xiàn)象。 （a）絕緣子表面塵埃嚴(yán)重 （b）絕緣子標(biāo)簽脫開(kāi) （c）帶電顯示器引線與母線過(guò)近 （d）柜內(nèi)情況絕緣電阻測(cè)試，C相絕緣電阻4000M，A、B絕緣電阻大于10000M；分相施加運(yùn)行電壓進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，B、C相均出現(xiàn)明顯超聲信號(hào)，為12dB /40KHz。升高試驗(yàn)電壓，在13kV時(shí)穿墻管根部外表面出現(xiàn)爬電現(xiàn)象，并伴隨明顯放電。 加壓至13kV時(shí)穿墻管根部外表面出現(xiàn)放電對(duì)柜內(nèi)設(shè)備進(jìn)行全面清掃，同時(shí)將標(biāo)簽脫開(kāi)、C相帶電顯示器引線與母線過(guò)近的現(xiàn)象進(jìn)行了處理，處理后效果如下圖： 3#變10kV母線進(jìn)線柜體清掃處理后情況經(jīng)處理后，絕緣電阻測(cè)量A、B、C三相絕緣電阻均大于10000M。施加運(yùn)行電

48、壓進(jìn)行檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)超聲波異常的信號(hào)；施加試驗(yàn)電壓30kV時(shí)，穿墻管處出現(xiàn)明顯放電現(xiàn)象，但較之前13kV時(shí)電壓明顯提高。經(jīng)進(jìn)一步核對(duì)檢查，該穿墻管為瓷質(zhì)絕緣，內(nèi)壁沒(méi)有均壓材料或裝置。4、結(jié)論從整個(gè)柜體內(nèi)部的情況來(lái)看，引起局部放電現(xiàn)象存在以下幾點(diǎn)原因：1）203進(jìn)線柜體內(nèi)部沉積塵埃較多；2）B相母線支撐絕緣子標(biāo)簽開(kāi)裂；3）C相帶電顯示器引線與母線過(guò)近；4）穿墻套管內(nèi)部無(wú)均壓材料或裝置。經(jīng)過(guò)對(duì)203進(jìn)線柜體的清掃及檢修，加壓試驗(yàn)結(jié)果顯示其內(nèi)部局放現(xiàn)象在運(yùn)行電壓下已得到消除。為徹底消除引起局放的隱患，還需要對(duì)三相穿墻套管進(jìn)行處理，完善其內(nèi)部均壓裝置。案例二1、檢測(cè)情況檢測(cè)人員在使用暫態(tài)地電壓（TEV）

49、方法對(duì)某220kV變電站進(jìn)行普測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)35kV開(kāi)關(guān)室內(nèi)空氣中背景噪聲達(dá)到43dB，為排查空氣背景噪聲來(lái)源，檢測(cè)人員分別對(duì)室外環(huán)境與相鄰GIS室內(nèi)空氣背景噪聲進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果如下：檢測(cè)位置室外GIS室35kV開(kāi)關(guān)室結(jié)果3dB12dB43dB對(duì)比結(jié)果初步排除35kV開(kāi)關(guān)室內(nèi)空氣背景噪聲來(lái)自室外的可能。對(duì)35kV開(kāi)關(guān)室內(nèi)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行暫態(tài)地電壓（TEV）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)34甲-9間隔暫態(tài)地電壓檢測(cè)結(jié)果達(dá)到滿量程60dB，初步判定34甲-9開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部存在局部放電。2、處理及分析34甲-9開(kāi)關(guān)柜內(nèi)主要一次設(shè)備包括PT，部分35kV-4甲母線和避雷器，母線銅牌及避雷器軟連接線均配有熱縮絕緣外套。首先判斷局部放電是否來(lái)自

50、PT。將PT拉至檢修位置時(shí)進(jìn)行暫態(tài)地電壓檢測(cè)，暫態(tài)地電壓信號(hào)仍存在，初步判斷PT無(wú)故障，局部放電可能存在于母線或避雷器上。為判斷局放產(chǎn)生的位置及處理故障，對(duì)該段母線進(jìn)行了停電。在拉出34甲9小車至檢修位置，且間隔內(nèi)避雷器接入母線情況下，分別對(duì)三相母線加壓，并進(jìn)行暫態(tài)地電壓測(cè)試。分別為A、B兩相加壓并進(jìn)行暫態(tài)地電壓測(cè)試，均無(wú)局放信號(hào)產(chǎn)生。當(dāng)對(duì)C相母線加壓至8kV時(shí)，出現(xiàn)局部放電信號(hào)，當(dāng)電壓加至20kV時(shí)，局放信號(hào)加強(qiáng)。由此，確認(rèn)局放信號(hào)來(lái)自于34甲-9間隔內(nèi)C相。為判斷局放是否來(lái)自避雷器，拆除C相避雷器后，再次對(duì)C相母線加壓并進(jìn)行局放試驗(yàn)。母線加壓至8kV，出現(xiàn)局放信號(hào)。電壓加至20kV時(shí)，局放

51、信號(hào)加強(qiáng)。因此，排除局部放電發(fā)生在避雷器上的可能性。認(rèn)定局放發(fā)生在C相母線上。為進(jìn)一步確定局放發(fā)生位置，將C相母線于-9PT柜后部分解為兩段，分別為兩段母線加壓并進(jìn)行局部放電檢測(cè)，縮小放電點(diǎn)排查范圍。母線分解位置如下圖：母線分解圖由于徹底分解母線較困難，且考慮到局部放電起始電壓低于8kV，因此在分解位置使用熱縮絕緣材料進(jìn)行絕緣。下面的試驗(yàn)表明，在試驗(yàn)電壓達(dá)到8kV時(shí)，此絕緣材料不會(huì)產(chǎn)生局部放電信號(hào)。母線分解后，分別從兩側(cè)加壓，圖中下側(cè)加壓未出現(xiàn)局放信號(hào)，上側(cè)加壓至8kV信號(hào)出現(xiàn)。判斷局放僅發(fā)生在分解位置至PT套筒內(nèi)一小部分母線內(nèi)。經(jīng)對(duì)此部分所有連接部分進(jìn)行仔細(xì)檢查后，在套筒與母線連接的螺栓及螺

52、母處均發(fā)現(xiàn)燒灼痕跡。 燒蝕的螺栓 燒蝕的螺母3、結(jié)論在施工過(guò)程中，由于未將母排部位熱縮套剝除，就強(qiáng)行擰入連接螺栓，螺栓旋入母排時(shí)，擠壓部分熱縮材料，導(dǎo)致母排與螺栓搭接不良，產(chǎn)生放電，經(jīng)處理后，對(duì)C相母線進(jìn)行恢復(fù)?；謴?fù)后，再一次進(jìn)行局部放電試驗(yàn)。試驗(yàn)電壓加至20kV時(shí)，無(wú)局放信號(hào)產(chǎn)生。案例三1、檢測(cè)情況在對(duì)某變電站35kV開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行暫態(tài)地電壓局放普測(cè)時(shí)，測(cè)得現(xiàn)場(chǎng)空氣背景噪聲達(dá)到25dB，室外為5dB。同時(shí)，301間隔和303間隔的結(jié)果偏大，且存在較弱的超聲信號(hào)。某35kV變電站35kV金屬封閉式開(kāi)關(guān)柜超聲局放檢測(cè)結(jié)果開(kāi)關(guān)柜名稱幅值（dB）后面板TEV(dB/2秒）超聲(dB)301上部（穿墻套管

53、部位）39中部26下部21303上部38中部20下部25一周后對(duì)該變電站進(jìn)行開(kāi)關(guān)柜局部放電復(fù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)35kV開(kāi)關(guān)室內(nèi)背景噪聲達(dá)到40dB以上，同時(shí)使用超聲波檢測(cè)發(fā)現(xiàn)在301、303開(kāi)關(guān)柜后面板縫隙處有較強(qiáng)超聲信號(hào)，初步判斷柜內(nèi)有局部放電。對(duì)該站進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，每日進(jìn)行一次局放檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)放電發(fā)展很快，兩日后放電聲響已達(dá)到人耳可聽(tīng)的強(qiáng)度，立即安排停電檢修。2、處理及分析通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行超聲及暫態(tài)地電壓局放定位，初步判斷局放產(chǎn)生于開(kāi)關(guān)柜上部，組織廠家對(duì)301、303開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行停電檢修，結(jié)合定位結(jié)果，在柜頂母線套筒內(nèi)及搭接彈簧片上發(fā)現(xiàn)明顯燒蝕痕跡。 燒蝕的套筒 燒蝕的彈簧片3、結(jié)論此次故障主要是由于連接的軟彈簧片與套筒內(nèi)壁均壓環(huán)連接不良，造成放電，并產(chǎn)生明顯燒蝕痕跡。經(jīng)與廠家溝通，確認(rèn)由于工藝原因，該批彈簧片普遍存在與套筒內(nèi)壁搭接不良的情況，屬家族性缺陷，隨即對(duì)該批彈簧片進(jìn)行了更換。 案例四1、檢測(cè)情況某公司在巡視中發(fā)現(xiàn)311、301等開(kāi)關(guān)柜絕緣套筒放電聲音比較大而且有強(qiáng)烈的臭氧味。隨后采用超聲波檢測(cè)儀和暫態(tài)地電壓檢測(cè)儀進(jìn)行了檢測(cè)。發(fā)現(xiàn)該站的35kV開(kāi)關(guān)柜普遍存在暫態(tài)地電壓局部放電信號(hào)，且超過(guò)了20dB。下表為某110kV變電站35kV金屬封閉式開(kāi)關(guān)柜暫態(tài)地電