高壓開關(guān)柜培訓(xùn)高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)

高壓開關(guān)柜培訓(xùn)高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)第1頁/共57頁目錄一、高壓開關(guān)柜的故障特征二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)三、高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的分析四、測試儀器介紹五、現(xiàn)場測試六、結(jié)束語第2頁/共57頁高壓開關(guān)柜是城市配電網(wǎng)中重要基礎(chǔ)設(shè)施，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響到城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民生活水平質(zhì)量的提高。

因此，開關(guān)柜設(shè)備的可靠性直接決定了用戶供電的可靠性。

一、高壓開關(guān)柜的故障特征一、高壓開關(guān)柜的故障特征第3頁/共57頁狀態(tài)檢修是提高供電設(shè)備可靠性的重要技術(shù)手段。但是，開關(guān)柜不可能采取像高壓變壓器、GIS設(shè)備那樣的在線監(jiān)測技術(shù)路線，實現(xiàn)全面、實時的在線監(jiān)測。高壓開關(guān)柜數(shù)量眾多;

開關(guān)柜的設(shè)備造價低;

監(jiān)測設(shè)備的成本很高;一、高壓開關(guān)柜的故障特征一、高壓開關(guān)柜的故障特征第4頁/共57頁開關(guān)柜設(shè)備故障已經(jīng)導(dǎo)致嚴(yán)重后果

開關(guān)柜爆炸導(dǎo)致供電中斷，影響電網(wǎng)供電可靠性;

引發(fā)火災(zāi)事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失；一、高壓開關(guān)柜的故障特征第5頁/共57頁一、GIS局部放電檢測背景開關(guān)柜究竟有哪些類型的故障？開關(guān)柜的主要故障形式又是什么？一、高壓開關(guān)柜的故障特征第6頁/共57頁開關(guān)柜的故障類型及統(tǒng)計結(jié)果拒動故障，主要是機(jī)構(gòu)等機(jī)械原因;

誤動故障，主要是二次控制回路原因;

絕緣故障，主要是缺陷、爬電、閃絡(luò)等；開斷與關(guān)合故障，多種原因；載流故障，主要是接觸不良、插件偏心；外力或其它故障，如加工工藝不良等；一、高壓開關(guān)柜的故障特征第7頁/共57頁一、高壓開關(guān)柜的故障特征根據(jù)中國電科院開關(guān)設(shè)備故障統(tǒng)計結(jié)果分析得出，不含40.5kV以上絕緣與載流故障約占30％~40%！1989～1997開關(guān)柜故障統(tǒng)計結(jié)果第8頁/共57頁1992年～2002年廣東電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備故障統(tǒng)計結(jié)果一、高壓開關(guān)柜的故障特征絕緣與載流故障約占66％！第9頁/共57頁一、高壓開關(guān)柜的故障特征絕緣與載流故障都是與放電現(xiàn)象密切有關(guān)的！絕緣與載流故障比率約在30％～50％之間！對中壓開關(guān)設(shè)備實施放電檢測可顯著減少故障概率！第10頁/共57頁二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)局部放電定義

電力設(shè)備絕緣中部分被擊穿的電氣放電，可以發(fā)生在導(dǎo)體附近，也可以發(fā)生在其他地方內(nèi)部局部放電：發(fā)生在絕緣體內(nèi)部的放電表面局部放電：發(fā)生在絕緣體表面的放電電暈：發(fā)生在被氣體包圍的導(dǎo)體附件的放電第11頁/共57頁二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)檢測局部放電的意義1常規(guī)的非耐壓和耐壓試驗難以發(fā)現(xiàn)局部放電這類絕緣缺陷2局部放電將導(dǎo)致電力設(shè)備絕緣的劣化和缺陷的惡性循環(huán)，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致絕緣事故3檢測局部放電可以避免電力設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生突發(fā)性絕緣損壞事故

第12頁/共57頁二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)

局部放電既是征兆，也是造成絕緣劣化的重要原因。局部放電檢測和監(jiān)測是實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測的重要技術(shù)手段。第13頁/共57頁導(dǎo)致設(shè)備局部放電的因素運(yùn)行狀態(tài)的影響運(yùn)行過電壓；雷電波沖擊；諧波畸變；設(shè)備本身的原因絕緣材料不均勻；內(nèi)部存在空洞和雜質(zhì)；導(dǎo)體表面存在凸出部；絕緣強(qiáng)度的不足；環(huán)境因素的影響：潮濕、過熱。二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第14頁/共57頁局部放電的伴生現(xiàn)象

電磁波的發(fā)射：HF～VHF～UHF～SHF；

聲音信號：可聞噪聲～超聲波；

氣體生成物：氮化物、碳化物、氟化物；

光：紅外、紫外；

發(fā)熱：紅外；

電流行波：高頻脈沖電流。二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第15頁/共57頁局部放電的電量測量法名稱檢測手段檢測對象使用條件備注脈沖電流法檢測阻抗變壓器、電纜、GIS、套管等離線IEC60270泄漏或介損HFCT、電容耦合器絕緣子、套管等容性設(shè)備在線離線可校準(zhǔn)射頻檢測法HFCT、射頻天線、電容耦合變壓器、電纜、GIS、開關(guān)柜、發(fā)電機(jī)離線在線可校準(zhǔn)*超高頻法超高頻天線變壓器、電纜、GIS、發(fā)電機(jī)離線在線無法校準(zhǔn)二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第16頁/共57頁局部放電的非電量測量法名稱檢測手段檢測對象使用條件備注聲測法超聲波傳感器、麥克風(fēng)變壓器、電纜、GIS套管、開關(guān)柜在線離線超聲波檢測法光測法光纖傳感器變壓器、GIS離線在線化學(xué)檢測法氣體傳感器變壓器、GIS離線在線DGA法SF6分解物二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第17頁/共57頁開關(guān)柜局放檢測實用技術(shù)電磁測量法；聲音測量法；氣體測量法；光測量法；熱測量法；脈沖電流法；二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第18頁/共57頁開關(guān)柜局放的電磁測量法(1)局部放電發(fā)生時，放電點(diǎn)產(chǎn)生高頻電流波，并向兩個方向傳播；受集膚效應(yīng)的影響，電流波僅集中在金屬柜體內(nèi)表面?zhèn)鞑?，而不會直接穿透；在金屬斷開或絕緣連接處，電流波轉(zhuǎn)移至外表面，并以電磁波形式進(jìn)入自由空間；電磁波上升沿碰到金屬外表面，產(chǎn)生暫態(tài)對地電壓(TransientEarthVoltage)。二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第19頁/共57頁開關(guān)柜局放的電磁測量法(2)

暫態(tài)對地電壓可用TEV傳感器進(jìn)行測量，其幅值與放電量和傳播途徑的衰減程度有關(guān)；衰減量主要取決于放電點(diǎn)位置、設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及開口大小有關(guān)，如墊圈的厚度。利用裝設(shè)在金屬柜體外表面上的兩個TEV傳感器所測量的信號到達(dá)時差，可以實現(xiàn)粗略的局部放電定位。二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第20頁/共57頁開關(guān)柜局放的電磁測量法(3)

暫態(tài)對地電壓傳感器類似于RF耦合電容器；開關(guān)柜殼體上暫態(tài)對地電壓的變化會在傳感器的金屬極板上感應(yīng)出高頻電流，感應(yīng)電流的大小與放電脈沖的前沿陡峭程度有關(guān)；對傳感器輸出的高頻電流進(jìn)行處理，可以間接獲得局部放電的強(qiáng)度和頻度。二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第21頁/共57頁開關(guān)柜局放的聲音測量法(1)

局部放電前，放電點(diǎn)周圍的電場應(yīng)力、介質(zhì)應(yīng)力、粒子力處于相對平衡狀態(tài)。局部放電是一種快速的電荷釋放或遷移過程，導(dǎo)致放電點(diǎn)周圍的電場應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力與粒子力失去平衡狀態(tài)而產(chǎn)生振蕩變化過程；機(jī)械應(yīng)力與粒子力的快速振蕩，導(dǎo)致放電點(diǎn)周圍介質(zhì)的振動現(xiàn)象，從而產(chǎn)生聲波信號；二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第22頁/共57頁開關(guān)柜局放的聲音測量法(2)

放電強(qiáng)度的大小決定了電場應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和粒子力的振蕩幅度，直接決定了振動的程度和聲波的相度；對于同種程度的放電，振動幅度與介質(zhì)的彈性系數(shù)有關(guān)，固體與液體振動小，氣體振動大；振動和聲波的傳播過程是有損耗的，傳播途徑的差異導(dǎo)致超聲波響度與放電強(qiáng)度之間復(fù)雜的比例關(guān)系；

二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第23頁/共57頁開關(guān)柜局放的聲音測量法(3)

電纜絕緣的內(nèi)部放電導(dǎo)致的振動幅度較小，難以采用超聲波方法測量；絕緣子、母排導(dǎo)致的表面放電導(dǎo)致的振動幅值較大，方便使用超聲波方法進(jìn)行測量；二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第24頁/共57頁電磁測量與聲音測量的對比電磁測量法對脈沖的變化速度比較敏感，比較適合介質(zhì)內(nèi)部放電；對放電頻譜較低的套管、終端、絕緣子表面放電不敏感；易受外界電磁干擾的影響；能夠精確定位，但分辨率不高，主要是設(shè)備精度限制；傳播過程衰減較小；聲音測量法對介質(zhì)類型比較敏感，適合檢測空氣介質(zhì)放電；比較適合檢測套管、終端、絕緣子的表面放電；易受現(xiàn)場機(jī)械振動的干擾；定位精度受內(nèi)部反射、折射等現(xiàn)象的影響，但對設(shè)備精度要求較低；傳播過程衰減大；二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第25頁/共57頁局部放電檢測策略

單一的運(yùn)用某種檢測方法，存在著一定局限性，并不能全面、客觀、真實的反映被檢設(shè)備的運(yùn)行狀況，有時甚至出現(xiàn)誤判斷。

唯有綜合運(yùn)用不同的檢測方法，通過相關(guān)軟件對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)分析才能做到對設(shè)備運(yùn)行狀況最客觀的評估，從而做出合理的決策。二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第26頁/共57頁聲－電聯(lián)合測試是開關(guān)柜局部放電檢測的最佳選擇！二、高壓開關(guān)柜局放實用檢測技術(shù)第27頁/共57頁沿面放電模型瓷絕緣子表面放電模型開裂瓷絕緣子內(nèi)部放電模型超聲波檢測有效，電磁檢測不敏感；超聲波檢測有效，電磁檢測不敏感；電磁法檢測有效，超聲波檢測基本無信號；三、高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的分析第28頁/共57頁

局部放電數(shù)據(jù)分析技術(shù)不是簡單地回答“Yes”與“No”

，其目標(biāo)是在海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)“異常者”，總結(jié)出指導(dǎo)檢修的普遍性規(guī)律；三、高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的分析第29頁/共57頁

對高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，需要遵循下列基本原則：

基于任何檢測技術(shù)的數(shù)據(jù)都是有用的；基于任何檢測技術(shù)的數(shù)據(jù)都有其局限性；規(guī)律隱藏在長期、連續(xù)的測試數(shù)據(jù)當(dāng)中；實施狀態(tài)檢修，既需要充分利用現(xiàn)有的規(guī)律，更需要對現(xiàn)有規(guī)律的持續(xù)完善和補(bǔ)充；三、高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的分析第30頁/共57頁高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的常用分析方法-統(tǒng)計診斷技術(shù)：

統(tǒng)計診斷技術(shù)首先需要開展廣泛的現(xiàn)場測試，以獲取足夠的統(tǒng)計樣本；根據(jù)企業(yè)的具體條件選擇合理的正常設(shè)備概率，據(jù)此可以大致判斷具體設(shè)備的絕緣狀態(tài)；根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果給出的設(shè)備狀態(tài)判斷分析結(jié)果并不代表設(shè)備必然故障與否，僅屬于一種可能性；統(tǒng)計診斷技術(shù)是一種開放、循環(huán)的過程；三、高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的分析第31頁/共57頁高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的常用分析方法-趨勢分析技術(shù)：

假設(shè)條件：電力設(shè)備的絕緣劣化是一種緩慢累積的過程，突發(fā)性的絕緣破壞不適合趨勢分析法；絕緣裂化判據(jù)：三、高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的分析第32頁/共57頁高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的常用分析方法-趨勢分析技術(shù)三、高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的分析第33頁/共57頁高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的常用分析方法-橫向分析技術(shù)：

考慮的可比因素：

A、B、C三相測試數(shù)據(jù)的比較；鄰近開關(guān)柜測試數(shù)據(jù)的比較；同型開關(guān)設(shè)備測試數(shù)據(jù)的比較；三、高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的分析第34頁/共57頁高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的常用分析方法-橫向分析技術(shù)：開關(guān)柜測試數(shù)據(jù)分析方法dB間隔號間隔1間隔2間隔3。。。。。。。。。。。。。。。。間隔n1020304050三、高壓開關(guān)柜局放數(shù)據(jù)的分析第35頁/共57頁UltraTEVPlus+測試信號強(qiáng)度以數(shù)值形式顯示。測試儀器可以顯示每個周期的PD脈沖數(shù)、嚴(yán)重程度、內(nèi)部放電最大水平。超聲波信號既可以通過數(shù)值顯示，也可以通過耳機(jī)聽到。四、測試儀器介紹第36頁/共57頁UltraTEVPlus+判斷規(guī)則（地電波模式）背景值設(shè)備上的測試值(p)推斷所需采取的措施0～10dBP≤20dB未發(fā)現(xiàn)明顯的放電現(xiàn)象每3個月測試一次20＜P≤30dB檢測到一定程度的放電現(xiàn)象引起關(guān)注，需要跟蹤測試或用監(jiān)測儀進(jìn)行在線監(jiān)測，觀察設(shè)備的放電趨勢。30＜P≤40dB檢測到較強(qiáng)的放電現(xiàn)象用定位儀進(jìn)行定位，確定放電源的位置，對設(shè)備采取相應(yīng)的措施?；蛴迷诰€監(jiān)測儀進(jìn)行監(jiān)測，觀察放電趨勢。P＞40dB檢測到強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象用定位儀進(jìn)行定位，確定放電源的位置，對缺陷設(shè)備進(jìn)行停電檢修四、測試儀器介紹第37頁/共57頁UltraTEVPlus+判斷規(guī)則（超聲波模式）背景值設(shè)備上的測試值(p)推斷所需采取的措施0～5dBP≤7dB未發(fā)現(xiàn)明顯的放電現(xiàn)象每3個月測試一次7＜P≤10dB檢測到一定程度的放電現(xiàn)象引起關(guān)注，需要跟蹤測試，觀察設(shè)備的放電趨勢。10＜P≤30dB檢測到較強(qiáng)的放電現(xiàn)象用定位儀進(jìn)行定位，確定放電源的位置，對設(shè)備采取相應(yīng)的措施?；蛴迷诰€監(jiān)測儀進(jìn)行監(jiān)測，觀察放電趨勢。P＞30dB檢測到強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象用定位儀進(jìn)行定位，確定放電源的位置，對缺陷設(shè)備進(jìn)行停電檢修四、測試儀器介紹第38頁/共57頁P(yáng)DL1計算放電脈沖到達(dá)兩個探頭的不同時間，并且輪流地顯示與探頭相關(guān)的局部放電信息，可對故障進(jìn)行精確定位?？膳c示波器連接使用，以判斷放電類型。四、測試儀器介紹第39頁/共57頁P(yáng)DL1判斷規(guī)則（地電波模式）背景值設(shè)備上的測試值(p)推斷所需采取的措施0～10dBP≤20dB未發(fā)現(xiàn)明顯的放電現(xiàn)象每3個月測試一次20＜P≤30dB檢測到一定程度的放電現(xiàn)象引起關(guān)注，需要跟蹤測試或用監(jiān)測儀進(jìn)行在線監(jiān)測，觀察設(shè)備的放電趨勢。30＜P≤40dB檢測到較強(qiáng)的放電現(xiàn)象用定位儀進(jìn)行定位，確定放電源的位置，對設(shè)備采取相應(yīng)的措施。或用在線監(jiān)測儀進(jìn)行監(jiān)測，觀察放電趨勢。P＞40dB檢測到強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象用定位儀進(jìn)行定位，確定放電源的位置，對缺陷設(shè)備進(jìn)行停電檢修四、測試儀器介紹第40頁/共57頁P(yáng)DM03持續(xù)監(jiān)測局部放電信號，數(shù)據(jù)可以儲存兩個月4個天線可有效屏蔽外部干擾，8個檢測探頭能全面檢測局放信號并實現(xiàn)定位數(shù)據(jù)可以在個人計算機(jī)上通過標(biāo)準(zhǔn)電子數(shù)據(jù)表分析軟件包分析，得出短期局部放電劇烈程度值、每測量循環(huán)周期內(nèi)的脈沖數(shù)量等局放參數(shù)四、測試儀器介紹第41頁/共57頁自檢：用儀器配備的自檢源檢測各個通道現(xiàn)場布線：1、2、11、12為天線，距開關(guān)柜最好2.1m以上初始化設(shè)置：開關(guān)房位置、名稱、開關(guān)類型、時間、日期等連續(xù)監(jiān)測，數(shù)據(jù)分析PDM03工作模式四、測試儀器介紹第42頁/共57頁開關(guān)柜前面天線1天線2天線11天線12傳感器PDM03探頭布置四、測試儀器介紹第43頁/共57頁P(yáng)DM03測量數(shù)據(jù)格式（DATA.txt）儀器簡介四、測試儀器介紹第44頁/共57頁P(yáng)DM03局放判斷存在局放？短期局部放電劇烈程度值>0每測量循環(huán)周期內(nèi)的脈沖數(shù)量>0.05局部放電源位于開關(guān)裝置內(nèi)部四、測試儀器介紹第45頁/共57頁便攜式多功能測量儀(UltraTEV)主要用來初判是否存在局放局部放電監(jiān)測儀(PDM03)主要實現(xiàn)對局放點(diǎn)定位實際工作中宜將二者結(jié)合使用儀器使用策略四、測試儀器介紹第46頁/共57頁五、現(xiàn)場測試第47頁/共57頁（1）空調(diào)干擾測試中存在的干擾干擾陳舊空調(diào)老化照明燈具現(xiàn)場電子儀器重負(fù)荷設(shè)備建筑電氣、汽車等五、現(xiàn)場測試第48頁/共57頁

測量現(xiàn)場背景噪音消除現(xiàn)場干擾源記錄開關(guān)柜的銘牌參數(shù)地電波模式下，測量開關(guān)柜的地電波信號，并記錄測量數(shù)據(jù)超聲波模式下，測量開關(guān)柜的超聲波信號，并記錄測量數(shù)據(jù)判斷開關(guān)柜是否存在局放五、現(xiàn)場測試測試步驟：第49頁/共57頁便攜式測試儀超聲（28dB）和TEV（25dB)信號均超標(biāo)。初步判定遠(yuǎn)景開關(guān)房內(nèi)的開關(guān)柜存在局部放電，用PDM03進(jìn)一步連續(xù)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)還是存在明顯的局放信號。這批開關(guān)柜為半封閉式SM6開關(guān)柜，結(jié)構(gòu)較落后，投運(yùn)已達(dá)10多年。另外，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場有臭氧味道，決定把這幾臺開關(guān)柜停運(yùn)。最后經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)這些開關(guān)柜內(nèi)部老化嚴(yán)重，有明顯的銅銹和污漬，可能是引發(fā)局放的原因之一。局放測試應(yīng)用(1)白云局遠(yuǎn)景開關(guān)房局放測試五、現(xiàn)場測試第50頁/共57頁局放測試應(yīng)用(2)芳村紫香開關(guān)房局放測試超聲信號:15dB(5dB)TEV信號:25dB(0dB)五、現(xiàn)場測試第51頁/共57頁每個探測器的短期局部放電劇烈程度值=0每測量循環(huán)