高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)(培訓(xùn))課件

高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)2023/8/141高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)2023/8/51概述

高壓開關(guān)柜是使用極廣、數(shù)量最多的開關(guān)設(shè)備。開關(guān)柜的運行狀態(tài)對電力系統(tǒng)供電可靠性具有重大影響。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。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。局部放電檢測是反映開關(guān)柜絕緣狀況的有效手段，檢測局部放電可以避免電力設(shè)備在運行中發(fā)生突發(fā)性絕緣損壞事故。高壓開關(guān)柜的局放檢測與故障診斷，是實現(xiàn)設(shè)備預(yù)知性維修的前提，是保證設(shè)備安全可靠運行的關(guān)鍵。2023/8/142概述高壓開關(guān)柜是使用極廣、數(shù)量最多的開關(guān)設(shè)備。2023/8高壓開關(guān)柜簡介1開關(guān)柜故障介紹2暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)3超聲波檢測技術(shù)4儀器介紹及使用方法5目錄2023/8/143高壓開關(guān)柜簡介1開關(guān)柜故障介紹2暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)3超聲波檢01高壓開關(guān)柜簡介2023/8/14401高壓開關(guān)柜簡介2023/8/54開關(guān)柜定義01高壓開關(guān)柜是用于電力系統(tǒng)的成套電氣設(shè)備，用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起開合、控制或保護等作用。開關(guān)柜具有架空進出線、電纜進出線、母線聯(lián)絡(luò)等功能。主要適用于發(fā)電廠、變電站、石油化工、冶金軋鋼、輕工紡織、廠礦企業(yè)和住宅小區(qū)、高層建筑等各種不同場所。高壓開關(guān)柜須具備完善的“五防”功能，即防止帶負(fù)荷合閘、防止帶接地線合閘、防止誤入帶電間隔、防止帶電合接地線、防止帶負(fù)荷拉刀閘。2023/8/145開關(guān)柜定義01高壓開關(guān)柜是用于電力系統(tǒng)的成套電氣設(shè)備，用于電開關(guān)柜組成02

開關(guān)柜的生產(chǎn)、制造、試驗都應(yīng)滿GB3906-2006《3.6kV~40.5交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》的有關(guān)要求，由柜體和斷路器二大部分組成，柜體由殼體、電氣元件(包括絕緣件)、各種機構(gòu)、二次端子及連線等組成。柜內(nèi)常用一次電氣元件(主回路設(shè)備)常見的有如下設(shè)備：電流互感器、電壓互感器、接地開關(guān)、避雷器、隔離開關(guān)、斷路器、接觸器、高壓熔斷器、變壓器、帶電顯示器、穿墻套管、絕緣子、主母線和分支母線等。二次元件主要有繼電器，電度表，電流表，電壓表，功率表，功率因數(shù)表，頻率表，熔斷器，空氣開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)，信號燈，電阻，按鈕，微機綜合保護裝置等。2023/8/146開關(guān)柜組成02開關(guān)柜的生產(chǎn)、制造、試驗都應(yīng)滿開關(guān)柜分類03開關(guān)柜按照不同的回路方案或不同的功能進行劃分，一般分為進線柜、出線柜、TV柜、計量柜、分段聯(lián)絡(luò)柜、站用變柜、電容器柜等，不同回路的開關(guān)柜內(nèi)部一次電氣元件也不同。2023/8/147開關(guān)柜分類032023/8/5702開關(guān)柜故障介紹2023/8/14802開關(guān)柜故障介紹2023/8/58開關(guān)柜主要故障類型01開關(guān)柜的故障類型及統(tǒng)計結(jié)果拒動故障，主要是機構(gòu)等機械原因;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；1989～1997開關(guān)柜故障統(tǒng)計結(jié)果絕緣與載流故障約占30％~40%！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）：2023/8/149開關(guān)柜主要故障類型01開關(guān)柜的故障類型及統(tǒng)計結(jié)果1989～開關(guān)柜故障類型011992年～2012年廣東電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備故障統(tǒng)計結(jié)果絕緣與載流故障約占66％！絕緣與載流故障都是與放電現(xiàn)象密切有關(guān)的！對中壓開關(guān)設(shè)備實施放電檢測可顯著減少故障概率！2023/8/1410開關(guān)柜故障類型011992年～2012年廣東電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備故障開關(guān)柜局部放電02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)部放電

在絕緣介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)與電極之間的氣隙放電，屬于內(nèi)部局部放電。內(nèi)部放電的產(chǎn)生放電脈沖一般發(fā)生在電源周期的第一和第三相限，且兩個相位段的放電特征比較對稱。表面放電

在電場中介質(zhì)有一平行于表面的場強分量，當(dāng)其這個分量達(dá)到擊穿場強時，則可能出現(xiàn)表面放電。這種情況可能出現(xiàn)在套管法蘭處、電纜終端部，也可能出現(xiàn)在導(dǎo)體和介質(zhì)彎角表面處。2023/8/1411開關(guān)柜局部放電02局部放電定義2023/8/511開關(guān)柜局部放電02電暈放電

電暈放電是在電氣設(shè)備電場極不均勻的情況下，導(dǎo)體表面附近的電場強度達(dá)到氣體的擊穿場強時所發(fā)生的放電。如果高壓導(dǎo)體存在著尖端電暈放電，其放電脈沖一般快速連續(xù)地出現(xiàn)在電源的負(fù)半周峰值附近，反之如果放電脈沖發(fā)生在高壓電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電暈放電。懸浮放電

懸浮電位放電是指高壓設(shè)備中某個導(dǎo)體部件存在結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷，或者其它原因?qū)е陆佑|不良斷開，最終造成該部件位于高壓電極與低壓電極之間并根據(jù)其位置的阻抗比獲得分壓發(fā)生放電。一般在電氣設(shè)備內(nèi)高電位的金屬部件或者處于地電位的金屬部件上容易發(fā)生懸浮電位放電。2023/8/1412開關(guān)柜局部放電02電暈放電2023/8/512開關(guān)柜局部放電02導(dǎo)致設(shè)備局部放電的因素運行狀態(tài)的影響運行過電壓；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；絕緣強度的不足；環(huán)境因素的影響：潮濕、過熱2023/8/1413開關(guān)柜局部放電02導(dǎo)致設(shè)備局部放電的因素2023/8/51303暫態(tài)地電壓局放檢測技術(shù)2023/8/141403暫態(tài)地電壓局放檢測技術(shù)2023/8/514TEV局放檢測技術(shù)原理01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。2023/8/1415TEV局放檢測技術(shù)原理01局部放電的伴生現(xiàn)象2023/8/5TEV局放檢測技術(shù)原理01局部放電發(fā)生時，帶電粒子會快速地由帶電體向接地的非帶電體快速遷移，如配電設(shè)備的柜體放電點產(chǎn)生高頻電流波，并在非帶電體上產(chǎn)生高頻電流行波，且以光速向各個方向快速傳播；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，并以電磁波形式進入自由空間；2023/8/1416TEV局放檢測技術(shù)原理01局部放電發(fā)生時，帶電粒子會快速地由TEV局放檢測技術(shù)原理01電磁波上升沿碰到金屬外表面，產(chǎn)生暫態(tài)對地電壓(TransientEarthVoltage)；該電壓可用專門設(shè)計的暫態(tài)地電壓傳感器進行檢測；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行處理，可以間接獲得局部放電的強度和頻度；暫態(tài)地電壓不僅與局部放電量有關(guān)，還會受到放電位置、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)地電壓信號的強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，也就無法根據(jù)暫態(tài)地電壓信號的測量結(jié)果定量推算出局部放電量的多少。2023/8/1417TEV局放檢測技術(shù)原理01電磁波上升沿碰到金屬外表面，產(chǎn)生暫TEV局放檢測流程02首先，開關(guān)柜放電部件封閉于金屬殼體內(nèi)，檢測設(shè)備的傳感器難以深入開關(guān)設(shè)備內(nèi)部，因此檢測過程難以排除環(huán)境電磁噪聲的影響。其次，開關(guān)柜及其部件主要采用空氣絕緣或環(huán)氧樹脂固體絕緣，絕緣強度較弱，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，高壓開關(guān)柜的暫態(tài)地電壓檢測必須遵循一定的程序，才能得出準(zhǔn)確的結(jié)論。開關(guān)柜局部放電現(xiàn)場檢測的基本流程圖2023/8/1418TEV局放檢測流程02首先，開關(guān)柜放電部件封閉于金屬殼體內(nèi)，TEV局放檢測流程02暫態(tài)地電壓檢測之前，必須采取措施首先檢測現(xiàn)場的背景噪聲并做好記錄。然后，開始按照正常程序檢測開關(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測數(shù)據(jù)，評估開關(guān)柜的實際局部放電數(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特性，每隔一段時間就應(yīng)當(dāng)復(fù)測背景噪聲，以保證背景噪聲的時效性。2023/8/1419TEV局放檢測流程02暫態(tài)地電壓檢測之前，必須采取措施首先檢TEV局放檢測數(shù)據(jù)分析03TEV讀數(shù)

結(jié)論

1.高背景讀數(shù)，即大于20dB。

(a)高水平噪聲可能會掩蓋開關(guān)柜內(nèi)的放電。

(b)可能是由于外部的影響，可能時，應(yīng)該消除外部干擾源再重新測試，或使用局部放電監(jiān)測儀以識別開關(guān)柜中的任何放電。

2.如果開關(guān)柜和背景基準(zhǔn)的所有讀數(shù)都小于20dB。

無重大放電。每年一次重新檢查。

3.開關(guān)柜讀數(shù)比背景值高10dB并且讀數(shù)大于20dB（而不是比背景值高20dB），脈沖計數(shù)大于50。

開關(guān)柜內(nèi)部很有可能存在內(nèi)部放電。使用局部放電定位儀器做進一步監(jiān)測，定位。

4.讀數(shù)伴隨著超過1000的脈沖計數(shù)

這表示該區(qū)域內(nèi)有背景干擾電磁輻射。如果讀數(shù)大于20dB建議使用PDM03以區(qū)分外部電磁活動。

表面放電會引起較高的脈沖計數(shù)，在這種情況下可以使用儀器提供超聲波測試方法來確認(rèn)。依據(jù)Q/GDW1168-2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》、Q/GDW11060-2013《交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測試技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用導(dǎo)則》，開關(guān)柜檢測項目、周期和標(biāo)準(zhǔn)。2023/8/1420TEV局放檢測數(shù)據(jù)分析03TEV讀數(shù)結(jié)論1.高背景讀04超聲波局放檢測技術(shù)2023/8/142104超聲波局放檢測技術(shù)2023/8/521AE局放檢測技術(shù)原理01聲波是一種能夠在固體、液體和氣體中傳播機械振動波。按照頻率范圍劃分，聲波可分為次聲波(<16Hz)、聲波（16Hz~20kHz）和超聲波（>20kHz）三種;超聲波傳感器就是能夠檢測頻率大于20kHz機械波的傳感器,按照工作原理分類，超聲波傳感器可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等，但最常用的傳感器屬于壓電式;

局部放電前，放電點周圍的電場應(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)致放電點周圍的電場應(yīng)力、機械應(yīng)力與粒子力失去平衡狀態(tài)而產(chǎn)生振蕩變化過程；2023/8/1422AE局放檢測技術(shù)原理01聲波是一種能夠在固體、液體和氣體中傳AE局放檢測技術(shù)原理01

機械應(yīng)力與粒子力的快速振蕩，導(dǎo)致放電點周圍介質(zhì)的振動現(xiàn)象，從而產(chǎn)生聲波信號；放電強度的大小決定了電場應(yīng)力、機械應(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度之間復(fù)雜的比例關(guān)系；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行測量。2023/8/1423AE局放檢測技術(shù)原理01機械應(yīng)力與粒子力的快速振蕩，導(dǎo)致AE局放檢測數(shù)據(jù)分析02

依據(jù)Q/GDW1168-2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》、Q/GDW11060-2013《交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測試技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用導(dǎo)則》，開關(guān)柜檢測項目、周期和標(biāo)準(zhǔn)。1.聲音判別技術(shù)在現(xiàn)場巡檢中，進行超聲波判斷分析時應(yīng)首先進行聲音判別，再進行超聲波閾值比較分析。監(jiān)聽到放電聲音，那么進行可進行超聲波閾值比較，判斷局部放電的嚴(yán)重程度；如果未監(jiān)聽到放電聲音，那么無論超聲波檢測數(shù)據(jù)如何，均表示開關(guān)柜正常，按照巡檢周期安排再次進行巡檢；2023/8/1424AE局放檢測數(shù)據(jù)分析02依據(jù)QAE局放檢測數(shù)據(jù)分析02

2.閾值比較技術(shù)當(dāng)在巡檢中，監(jiān)聽到放電聲音時：如果超聲波檢測值在8dB以下，應(yīng)對該開關(guān)柜加強關(guān)注，縮短巡檢周期，觀察檢測幅值的變化趨勢；如果開關(guān)柜的檢測值在8~15dB，則表明該開關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象，應(yīng)縮短巡檢周期，并使用定位技術(shù)對放電點進行定位，必要時停電進行檢查；如果開關(guān)柜的檢測值在15dB以上，則表明該開關(guān)柜存在嚴(yán)重局部放電現(xiàn)象，應(yīng)使用定位技術(shù)對放電點進行定位，同時停電進行檢查。2023/8/1425AE局放檢測數(shù)據(jù)分析022.閾值比較技術(shù)202聲電聯(lián)合檢測的有效驗證03

電磁測量與聲音測量的對比暫態(tài)地電壓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?。怀暡ǚ▽橘|(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；2023/8/1426聲電聯(lián)合檢測的有效驗證03電磁測量與聲音測量的聲電聯(lián)合檢測的有效驗證03

單一的運用某種檢測方法，存在著一定局限性，并不能全面、客觀、真實的反映被檢設(shè)備的運行狀況，有時甚至出現(xiàn)誤判斷。由于放電類型能量的釋放形式不同、各種檢測方法的實用性與靈敏度也存在差異，所以在對開關(guān)柜局部放電檢測過程中，要將上述檢測手段綜合應(yīng)用；唯有綜合運用不同的檢測方法，通過相關(guān)軟件對測試數(shù)據(jù)進行專業(yè)分析才能做到對設(shè)備運行狀況最客觀的評估，從而做出合理的決策；聲－電聯(lián)合測試是開關(guān)柜局部放電檢測的最佳選擇！2023/8/1427聲電聯(lián)合檢測的有效驗證03單一的運用某種檢測方05檢測儀器介紹及使用方法2023/8/142805檢測儀器介紹及使用方法2023/8/528檢測流程01

1.儀器檢查基本檢查：儀器使用前應(yīng)仔細(xì)檢查儀器完好性，電量是否充足，以及相關(guān)配件（外置傳感器，耳機，連接線，耦合劑）齊備完好；按下開關(guān)按鈕打開儀器，儀器開始自檢，然后自動進入檢測界面；功能檢查：將功能檢查器插入到儀器的充電接口，并打開儀器，選擇TEV或者超聲波模式，將檢查器靠近UltraTEVPlus+的前面板，檢查器靠近前面板的過程中，讀數(shù)將會不斷增大，這表明設(shè)備工作正常。功能檢查器不是用于校準(zhǔn)儀器精度的設(shè)備。建議UltraTEVPlus+在每次使用前都做功能檢查并定期檢查。2.現(xiàn)場環(huán)境要求試驗環(huán)境溫濕度要求：5℃~40℃，相對濕度不宜大于70%，在雷雨天氣下不得進行測試；現(xiàn)場操作環(huán)境要求:檢測現(xiàn)場應(yīng)盡量避免設(shè)備振動及現(xiàn)場強磁場、無線電以及燈光干擾，檢測現(xiàn)場應(yīng)避無關(guān)人員進入，以及人員頻繁走動帶來的影響。2023/8/1429檢測流程011.儀器檢查2023/8/529檢測流程01

3.TEV測試程序背景噪音：背景噪音需要在開關(guān)柜以外的金屬制品上進行測量，例如金屬門、金屬柵欄接地扁鐵、消防箱等，應(yīng)該在高壓室的前、后、中位置分別測量，記錄三次連續(xù)的dB和計數(shù)值，并取中間值作為背景噪聲的測量結(jié)果。在測試前應(yīng)設(shè)法排除外界干擾因素，如日光燈、無線電、SF6氣體監(jiān)測器、除濕機、空調(diào)等大功率干擾；暫態(tài)地電壓測量：開啟儀器，選擇TEV模式，并選擇脈沖模式或者測量模式，使TEV探頭垂直地與在要進行測量的金屬體接觸，（最好是保持UltraTEVPlus+本體遠(yuǎn)離鄰近的金屬體）。正確錯誤2023/8/1430檢測流程013.TEV測試程序正確錯誤202檢測流程01

3.TEV測試程序?qū)﹂_關(guān)柜前中，前下，后上，后中，后下進行測量，需要在開關(guān)柜的各個組成部分的中央進行，例如電纜箱、CT室、母線倉斷路器和VT。斷路器的（關(guān)合或打開）位置需要記錄下來，因為一旦斷路器處于打開位置，某些部分可能不帶電，因此它們讀數(shù)也是無效的。待檢測數(shù)值穩(wěn)定后做好記錄，記錄每個位置第一組數(shù)據(jù)，除非幅值大于20dB并且超過背景噪音10dB。這中情況下，記錄三組連續(xù)的讀數(shù)。背景值/dB檢測值P/dB判據(jù)0~20P≦20未發(fā)現(xiàn)明顯的放電現(xiàn)象20<P≦30有一定程度的放電現(xiàn)象30<P≦40檢測到較強的放電現(xiàn)象P>40檢測到強烈的放電現(xiàn)象>20P>20現(xiàn)場設(shè)備可能存在較大的放電現(xiàn)象或者干擾2023/8/1431檢測流程013.TEV測試程序背景值/dB檢測流程01

4.AE測試程序超聲波測試開啟儀器，并從菜單中選擇UltraMode（超聲波模式），連接接觸式超聲波傳感器，首先測量背景噪聲，并記錄；在接觸式傳感器涂抹耦合劑后對開關(guān)柜前中，前下，后上，后中，后下進行測量，開始應(yīng)該將增益調(diào)整到最大，而當(dāng)讀數(shù)變得太大時，則應(yīng)該減少增益待數(shù)值穩(wěn)定后做好記錄；超聲波檢測數(shù)據(jù)正常相對值≤8dB，異常相對值>15dB；當(dāng)超聲波模式下檢測數(shù)據(jù)異常或懷疑有局放發(fā)生時應(yīng)對該開關(guān)柜進行復(fù)測，將儀器沿開關(guān)柜縫隙掃描檢測，佩戴耳機監(jiān)聽是否存在異常放電聲，并根據(jù)放電聲音劇烈程度大致確定放點部位，拍攝照片并做好記錄。2023/8/1432檢測流程014.AE測試程序當(dāng)超聲波模式下檢測注意事項01

a)超聲波信號通過空氣路徑傳播.可以使用接觸式超聲波傳感器，但是使用空氣傳播傳感器測量結(jié)果會更好的；b)沒有空氣傳播路徑，使用接觸式超聲波傳感器效果最好；接觸式傳感器有足夠的靈敏度去測量微弱的超聲波信號。由于靈敏度很高，所以盡可能在安靜環(huán)境下采集信號；傳感器頭和設(shè)備表面之間不應(yīng)有灰塵，設(shè)備表面應(yīng)粗糙不平，將會嚴(yán)重衰弱傳遞到傳感器頭的信號。ab2023/8/1433注意事項01接觸式傳感器有足夠的靈敏度去測量微注意事項02

傳感器頭和設(shè)備表面之間不應(yīng)有灰塵；設(shè)備表面粗糙不平，將會嚴(yán)重衰弱傳遞到傳感器頭的信號；檢測表面粗