高压柜局放检测技术.ppt

2012年5月1日 目录 一、高压开关柜的故障特征 二、高压开关柜局放实用检测技术 三、高压开关柜局放数据的分析 四、测试仪器介绍 五、现场测试 六、结束语 高压开关柜是城市配电网 中重要基础设施，其运行 的稳定性直接影响到城市 经济的发展,人民生活水平 质量的提高。 因此，开关 柜设备的可靠性直接决定 了用户供电的可靠性。 一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征 一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征 状态检修是提高供电设备可靠 性的重要技术手段。但是，开 关柜不可能采取像高压变压器 、GIS设备那样的在线监测技术 路线，实现全面、实时的在线 监测。 高压开关柜数量众多; 开关柜的设备造价低; 监测设备的成本很高; 一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征 开关柜设备故障已经导致严重后果 u 开关柜爆炸导致供电中断，影响电网供电可靠性; u 引发火灾事故，造成重大经济损失； 一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征 一、一、 GISGIS局部放电检测背景局部放电检测背景 开关柜究竟有哪些类 型的故障？ 开关柜的主要故障 形式又是什么？ 一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征 开关柜的故障类型及统计结果 u 拒动故障，主要是机构等机械原因; u 误动故障，主要是二次控制回路原因; u 绝缘故障，主要是缺陷、爬电、闪络等； u 开断与关合故障，多种原因； u 载流故障，主要是接触不良、插件偏心； u 外力或其它故障，如加工工艺不良等； 一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征 一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征 根据中国电科院开关设备故障统 计结果分析得出，不含40.5kV以上 绝缘与载流故障约占3040%！ 1989 1997开关柜故障统计结果 1992年2002年广东电网开关设备故障统计结果 一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征 绝缘与载流故障约占66！ 一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征 绝缘与载流故障都是与放电现象密切有关的！ 绝缘与载流故障比率约在3050之间！ 对中压开关设备实施放电检测可显著减少故障概率！ 二、高压开关柜局放实用检测技术 局部放电定义 电力设备绝缘中部分被击穿的电气放电，可以发 生在导体附近，也可以发生在其他地方 内部局部放电：发生在绝缘体内部的放电 表面局部放电：发生在绝缘体表面的放电 电晕 ：发生在被气体包围的导体附件的放电 二、高压开关柜局放实用检测技术 检测局部放电的意义 1 常规的非耐压和耐压试验难以发现局部放电 这类绝缘缺陷 2 局部放电将导致电力设备绝缘的劣化和缺陷 的恶性循环，严重时甚至会导致绝缘事故 3 检测局部放电可以避免电力设备在运行中发 生突发性绝缘损坏事故 二、高压开关柜局放实用检测技术 局部放电既是征兆，也是造成绝缘劣化 的重要原因。 局部放电检测和监测是实现状态监测的 重要技术手段。 导致设备局部放电的因素 n运行状态的影响 运行过电压； 雷电波冲击； 谐波畸变； n设备本身的原因 绝缘材料不均匀； 内部存在空洞和杂质； 导体表面存在凸出部； 绝缘强度的不足； n环境因素的影响：潮湿、过热 。 二、高压开关柜局放实用检测技术 局部放电的伴生现象 电磁波的发射：HFVHFUHFSHF； 声音信号：可闻噪声超声波； 气体生成物：氮化物、碳化物、氟化物； 光：红外、紫外； 发热：红外； 电流行波：高频脉冲电流。 二、高压开关柜局放实用检测技术 局部放电的电量测量法 名称检测手段检测对象使用条件备注 脉冲电流法检测阻抗 变压器、电缆、GIS、套管 等 离线IEC60270 泄漏或介损 HFCT、电容耦 合器 绝缘子、套管等容性设备 在线 离线 可校准 射频检测法 HFCT、射频天 线、电容耦合 变压器、电缆、GIS、开关 柜、发电机 离线 在线 可校准* 超高频法超高频天线 变压器、电缆、GIS、发电 机 离线 在线 无法校准 二、高压开关柜局放实用检测技术 局部放电的非电量测量法 名称检测手段检测对象使用条件备注 声测法 超声波传感器、 麦克风 变压器、 电缆、GIS 套管、开关柜 在线 离线 超声波 检测法 光测法光纤传感器变压器、GIS 离线 在线 化学检测法气体传感器变压器、GIS 离线 在线 DGA法 SF6分解物 二、高压开关柜局放实用检测技术 开关柜局放检测实用技术 n 电磁测量法； n 声音测量法； n 气体测量法； n 光测量法； n 热测量法； n 脉冲电流法； 二、高压开关柜局放实用检测技术 开关柜局放的电磁测量法(1) n局部放电发生时，放电点产生高频电流波， 并向两个方向传播； n受集肤效应的影响，电流波仅集中在金属柜 体内表面传播，而不会直接穿透； n在金属断开或绝缘连接处，电流波转移至外 表面，并以电磁波形式进入自由空间； n电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对 地电压(Transient Earth Voltage)。 二、高压开关柜局放实用检测技术 开关柜局放的电磁测量法(2) n 暂态对地电压可用TEV传感器进行测量，其 幅值与放电量和传播途径的衰减程度有关； n 衰减量主要取决于放电点位置、设备的内部 结构以及开口大小有关，如垫圈的厚度。 n 利用装设在金属柜体外表面上的两个TEV传 感器所测量的信号到达时差，可以实现粗略 的局部放电定位。 二、高压开关柜局放实用检测技术 开关柜局放的电磁测量法(3) n 暂态对地电压传感器类似于RF耦合电容器； n 开关柜壳体上暂态对地电压的变化会在传感器 的金属极板上感应出高频电流，感应电流的大 小与放电脉冲的前沿陡峭程度有关； n 对传感器输出的高频电流进行处理，可以间接 获得局部放电的强度和频度。 二、高压开关柜局放实用检测技术 开关柜局放的声音测量法(1) n 局部放电前，放电点周围的电场应力、介质 应力、粒子力处于相对平衡状态。 n 局部放电是一种快速的电荷释放或迁移过程 ，导致放电点周围的电场应力、机械应力与 粒子力失去平衡状态而产生振荡变化过程； n 机械应力与粒子力的快速振荡，导致放电点 周围介质的振动现象，从而产生声波信号； 二、高压开关柜局放实用检测技术 开关柜局放的声音测量法(2) n 放电强度的大小决定了电场应力、机械应 力和粒子力的振荡幅度，直接决定了振动 的程度和声波的相度； n 对于同种程度的放电，振动幅度与介质的 弹性系数有关，固体与液体振动小，气体 振动大； n 振动和声波的传播过程是有损耗的，传播 途径的差异导致超声波响度与放电强度之 间复杂的比例关系； 二、高压开关柜局放实用检测技术 开关柜局放的声音测量法(3) n 电缆绝缘的内部放电导致的振动 幅度较小，难以采用超声波方法 测量； n 绝缘子、母排导致的表面放电导 致的振动幅值较大，方便使用超 声波方法进行测量； 二、高压开关柜局放实用检测技术 电磁测量与声音测量的对比 电磁测量法 对脉冲的变化速度比较敏 感 ，比较适合介质内部放电； 对放电频谱较低的套管、终 端、绝缘子表面放电不敏感； 易受外界电磁干扰的影响； 能够精确定位，但分辨率不 高，主要是设备精度限制； 传播过程衰减较小； 声音测量法 对介质类型比较敏感，适合检 测空气介质放电； 比较适合检测套管、终端、绝 缘子的表面放电； 易受现场机械振动的干扰； 定位精度受内部反射、折射等 现象的影响，但对设备精度要 求较低； 传播过程衰减大； 二、高压开关柜局放实用检测技术 局部放电检测策略 单一的运用某种检测方法，存在着一定局限性，并不 能全面、客观、真实的反映被检设备的运行状况，有 时甚至出现误判断。 唯有综合运用不同的检测方法，通过相关软件对测试 数据进行专业分析才能做到对设备运行状况最客观的 评估，从而做出合理的决策。 二、高压开关柜局放实用检测技术 声电联合测试 是开关柜局部放电检测的 最佳选择！ 二、高压开关柜局放实用检测技术 沿面放电模型瓷绝缘子表面放电模型 开裂瓷绝缘子内部放电模型 超声波检测有效，电磁检 测不敏感； 超声波检测有效，电磁检测 不敏感； 电磁法检测有效，超声波检 测基本无信号； 三、高压开关柜局放数据的分析 局部放电数据分析技术不是简单地回答“Yes” 与“No” ，其目标是在海量数据中发现“异常者 ”，总结出指导检修的普遍性规律； 三、高压开关柜局放数据的分析 对高压开关柜局放数据进行分析，需要遵循 下列基本原则： 基于任何检测技术的数据都是有用的； 基于任何检测技术的数据都有其局限性； 规律隐藏在长期、连续的测试数据当中； 实施状态检修，既需要充分利用现有的规律，更 需要对现有规律的持续完善和补充； 三、高压开关柜局放数据的分析 高压开关柜局放数据的常用分析方法-统计诊断技术： n 统计诊断技术首先需要开展广泛的现场测试，以获取足够的统 计样本； n 根据企业的具体条件选择合理的正常设备概率，据此可以大致 判断具体设备的绝缘状态； n 根据统计结果给出的设备状态判断分析结果并不代表设备必然 故障与否，仅属于一种可能性； n 统计诊断技术是一种开放、循环的过程； 三、高压开关柜局放数据的分析 高压开关柜局放数据的常用分析方法-趋势分析技 术： n 假设条件：电力设备的绝缘劣化是一种缓慢累积的过程，突 发性的绝缘破坏不适合趋势分析法； n 绝缘裂化判据： 三、高压开关柜局放数据的分析 高压开关柜局放数据的常用分析方法-趋势分析 技术 三、高压开关柜局放数据的分析 高压开关柜局放数据的常用分析方法-横向分析技 术： 考虑的可比因素： u A、B、C三相测试数据的比较； u 邻近开关柜测试数据的比较； u 同型开关设备测试数据的比较； 三、高压开关柜局放数据的分析 高压开关柜局放数据的常用分析方法-横向分析技 术： 开关柜测试 数据分析方法 dB 间隔号 间隔1间隔2间隔3。 。 间隔n 10 20 30 40 50 三、高压开关柜局放数据的分析 Ultra TEV Plus+ l测试信号强度以数值形式显示。 l测试仪器可以显示每个周期的PD脉冲数、严重程度、内部放电最大水 平。 l超声波信号既可以通过数值显示，也可以通过耳机听到。 四、测试仪器介绍 Ultra TEV Plus+判断规则（地 电波模式） 背景值设备 上的测试 值(p) 推断所需采取的措施 010dBP20 dB未发现 明显的放电 现象 每3个月测试 一次 20P30 dB检测 到一定程度的 放电现 象 引起关注，需要跟踪测试 或用监测 仪进 行在线监测 ，观察设备 的放 电趋势 。 30P40 dB检测 到较强的放电 现象 用定位仪进 行定位，确定放电源的 位置，对设备 采取相应的措施。或 用在线监测仪进 行监测 ，观察放 电趋势 。 P40 dB检测 到强烈的放电 现象 用定位仪进 行定位，确定放电源的 位置，对缺陷设备进 行停电检 修 四、测试仪器介绍 Ultra TEV Plus+判断规则（超 声波模式） 背景值设备 上的测试 值(p) 推断所需采取的措施 05dBP7dB未发现 明显的放电 现象 每3个月测试 一次 7P10 dB检测 到一定程度的 放电现 象 引起关注，需要跟踪测试 ，观察设 备的放电趋势 。 10P30 dB检测 到较强的放电 现象 用定位仪进 行定位，确定放电源的 位置，对设备 采取相应的措施。或 用在线监测仪进 行监测 ，观察放 电趋势 。 P30 dB检测 到强烈的放电 现象 用定位仪进 行定位，确定放电源的 位置，对缺陷设备进 行停电检 修 四、测试仪器介绍 PDL1 l计算放电脉冲到达两个探头的不同时间，并且轮流地显示与 探头相关的局部放电信息，可对故障进行精确定位。 l可与示波器连接使用，以判断放电类型。 四、测试仪器介绍 PDL1判断规则（地电波模式 ） 背景值设备 上的测试 值(p) 推断所需采取的措施 010dBP20 dB未发现 明显的放电 现象 每3个月测试 一次 20P30 dB检测 到一定程度的 放电现 象 引起关注，需要跟踪测试 或用监测 仪进 行在线监测 ，观察设备 的放 电趋势 。 30P40 dB检测 到较强的放电 现象 用定位仪进 行定位，确定放电源的 位置，对设备 采取相应的措施。或 用在线监测仪进 行监测 ，观察放 电趋势 。 P40 dB检测 到强烈的放电 现象 用定位仪进 行定位，确定放电源的 位置，对缺陷设备进 行停电检 修 四、测试仪器介绍 PDM03 l持续监测局部放电信号，数据可以储存两个月 l4个天线可有效屏蔽外部干扰，8个检测探头能全面检测局放信号并实现定位 l数据可以在个人计算机上通过标准电子数据表分析软件包分析，得出短期局部放 电剧烈程度值、每测量循环周期内的脉冲数量等局放参数 四、测试仪器介绍 自检：用仪器配备的 自检源检测各个通道 现场布线：1、2、11、 12为天线，距开关柜最 好2.1m以上 初始化设置：开关房位置 、名称、开关类型、时间 、日期等 连续监测， 数据分析 PDM03工作模式 四、测试仪器介绍 开关柜前面 天线1 天线2 天线11 天线12 传感器 PDM03探头布置 四、测试仪器介绍 PDM03测量数据格式（DATA.txt） 仪器简介 四、测试仪器介绍 PDM03局放判断 四、测试仪器介绍 便携式多功能测量 仪(Ultra TEV) 主要用来初判是否 存在局放 局部放电监测仪 (PDM03) 主要实现对局放 点定位 实际工作中实际工作中 宜将二者结宜将二者结 合使用合使用 仪器使用策略 四、测试仪器介绍 五、现场测试 （1）空调干扰 测试中存在的干扰 五、现场测试 测量现场背景噪音 消除现场干扰源 记录开关柜的铭牌参数 地电波模式下，测量开关柜的地电波信号，并记录测量数据 超声波模式下，测量开关柜的超声波信号，并记录测量数据 判断开关柜是否存在局放 五、现场测试 测试步骤： 便携式测试仪超声（28dB）和TEV（25dB)信号均超标。初步判定远景开关房内的开关 柜存在局部放电，用PDM03进一步连续监测发现还是存在明显的局放信号。 这批开关柜为半封闭式SM6开关柜，结构较落后，投运已达10多年。另外，运行人员发 现现场有臭氧味道，决定把这几台开关柜停运。 最后经仔细检查，发现这些开关柜内部老化严重，有明显的铜锈和污渍，可能是引发局 放的原因之一。 局放测试应用 (1)白云局远景开关房局放测试 五、现场测试 局放测试应用 (2)芳村紫香开关房局放测试 超声信号:15dB(5dB)TEV信号:25dB(0dB) 五、现场测试 每个探测器的短期局部放电剧烈程度值=0 每测量循环周期内的脉冲数量=0 依判据，不