变电设备专业巡检实施细则—高频局部放电检测要求.doc

变电设备专业巡检实施细则 高频局部放电带电检测要求 内蒙古超高压供电局 二一六年四月 I 目 录 1 1 范围范围.1 1 2 2 规范性引用文件规范性引用文件.1 1 3 3 检测条件检测条件.1 1 3.1 环境要求.1 3.2 待测设备要求.1 3.3 人员要求.1 3.4 安全要求.2 3.5 仪器要求.2 4 4 检测准备检测准备.2 2 5 5 检测方法检测方法.3 3 5.1 检测原理图.3 5.2 检测步骤.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.3 检测验收.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6 6 检测数据分析与处理检测数据分析与处理.3 3 7 7 检测原始数据和记录检测原始数据和记录.4 4 7.1 原始数据.4 7.2 检测记录.4 附附 录录 A A （规范性附录）（规范性附录） 高频局部放电检测记录模板和高频局部放电判断标准高频局部放电检测记录模板和高频局部放电判断标准.5 5 附附 录录 B B （资料性附录）（资料性附录） 高频局部放电典型图谱高频局部放电典型图谱.错误！未定义书签。 附附 录录 C C （资料性附录）（资料性附录） 干扰信号的典型图谱干扰信号的典型图谱.1313 附附 录录 D D （资料性附录）（资料性附录） 电缆局部放电的典型图谱电缆局部放电的典型图谱.1414 1 高频局部放电检测要求 1 范围 本要求规定了高频局部放电检测要求、现场检测方法，给出了数据分析经验，并对高频局部放电 检测管理工作提出了具体要求。 本要求适用于内蒙古超高压供电局高压电力电缆、变压器、避雷器、带末屏引下线的容性设备。 高频局部放电检测方法仅适用于具备接地引下线电力设备的局部放电检测，主要包括高压电力电 缆及其附件、变压器铁心及夹件、避雷器、带末屏引下线的耦合电容器、电容式电压互感器、高压套 管和电流互感器等容性设备 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改本）适用于本文件。 GB/T 16927.1 高电压试验技术 第一部分：一般试验要求 GB/T 16927.2 高电压试验技术 第二部分：测量系统 GB/T 16927.3 高电压试验技术 第 3 部分: 现场试验的定义及要求 Q /GDW 1168 国家电网公司输变电设备状态检修试验规程 国家电网生变电201011号）电力设备带电检测技术规范（试行） 3 检测条件 3.1 环境要求 a)检测目标及环境的温度宜在 5-40C； b)空气相对湿度不大于 85%，雷、雨、雾、雪等天气不得进行检测； c)被测试设备正常运行下且无各种外部作业； d)检测时应避免手机、照相机闪光灯等无线信号的干扰。 e)室内检测避免气体放电灯等对检测数据的影响； 3.2 待测设备要求 a)设备处于运行状态。 b)设备外壳清洁、无覆冰。 c)被测设备末屏接地良好，无开路风险。 d)设备上无各种外部作业。 3.3 人员要求 进行电力设备高频局部放电带电检测的人员应具备如下条件: a)熟悉高频局部放电检测技术的基本原理、诊断分析方法； 2 b)了解高频局部放电检测仪的工作原理、技术参数和性能，熟悉仪器的操作方法； c)了解被测设备的结构特点、外部接线、运行状况和常见故障。 ； d)具有一定的现场工作经验，熟悉并能严格遵守电力生产和工作现场的相关安全管理规定。 3.4 安全要求 a)应严格执行国家电网公司电力安全工作规程（变电部分） 的相关要求； b)应在良好的天气下进行，如遇雷、雨、雪、雾不得进行该项工作，风力大于 5 级时，不宜进 行该项工作。 c)检测时应与设备带电部位保持足够的安全距离。 d)在进行检测时，要防止误碰误动设备。 e)行走中注意脚下，防止踩踏设备管道。 f)防止传感器坠落而误碰设备。 g)保证被测设备绝缘良好，防止低压触电。 a)在使用传感器进行检测时，应戴绝缘手套，避免手部直接接触传感器金属部件。 3.5 仪器要求 电力设备高频局部放电检测系统一般由高频电流传感器、相位信息传感器、信号采集单元、信号 处理单元和数据处理终端等构成。高频电流传感器完成对局部放电信号的接收，一般使用钳式高频电 流互感器；相位信息传感器同步采集工频参考相位，一般使用柔性工频电流传感器或电压变换器；信 号采集单元将局部放电和相位信息模拟信号转化成为数字信号；信号处理单元集成了分析软件，完成 对信号滤波放大等处理和局部放电数据的分析；数据处理终端完成信息展示和检测仪器的人机交互。 测量取样方式：在设备末屏接地端（包括变压器铁芯、避雷器接地引下线等）接入高频钳形电流 传感器作为测量取样单元。 3.5.1 主要技术指标 a)检测频率范围：通常选用 3MHz 到 30MHz 之间。 b)检测灵敏度：小于等于-100dB/10pC。 3.5.2 功能要求 a)具备连续测量能力，内外两种同步模式，能识别和抑制干扰，拥有局部放电波形和数值两种 显示功能。 b)具有放电相位、幅值、放电频次信息显示。 c)具备数据保存功能，可实现数据、图像的动态回放和无线传输。 d)电池工作时间：充满电后连续工作时间不小于 6 小时。 4 检测准备 a)检测前，应了解被测设备数量、型号、制造厂家、安装日期等信息以及运行情况。 b)配备与检测工作相符的图纸、上次检测的记录、标准化作业执行卡。 c)检查环境、人员、仪器、设备满足检测条件。 d)确认被测设备末屏接地良好，无开路风险。 3 e)按相关安全生产管理规定办理工作许可手续。 5 检测方法 5.1 检测原理图 母线 被测 设备 Cx Ix 仪器 高频 电流 传感 器 图图 1 1 高频局部放电检测原理图高频局部放电检测原理图 5.2 检测步骤 a)按照设备接线图连接测试仪各部件，将传感器固定在接地引下线上，将检测仪主机正确接地， 电脑、检测仪主机连接电源，开机。 b)开机后，运行检测软件，检查主机与电脑通信状况、同步状态、相位偏移等参数； c)进行系统自检，确认各检测通道工作正常。 d)设置变电站名称、检测位置。 e)根据现场噪声水平设定各通道信号检测阈值。 f)打开连接传感器的检测通道，观察检测到的信号。如果发现信号无异常，保存数据，退出并 改变检测位置继续下一点检测；如果发现信号异常，则延长检测时间并记录多组数据，进入 异常诊断流程。 g)记录三维检测图谱，在必要时进行二维图谱记录。若存在异常，应出具检测报告（格式见附 录 A） 。 6 检测数据分析与处理 根据相位图谱特征判断测量信号是否具备 50Hz 相关性。若具备，说明存在局放，继续如下分析 和处理： a)同一类设备局部放电信号的横向对比。相似设备在相似环境下检测得到的局部放电信号，其 测试幅值和测试谱图应比较相似，例如对同一变压器 A、B、C 三相套管的局部放电图谱对比，可以为 确定是否有放电，同一变电站内的同类设备也可以作类似横向比较； 4 b)同一设备历史数据的纵向对比。通过在较长的时间内多次测量同一设备的局部放电信号，可 以跟踪设备的绝缘状态劣化趋势，如果测量值有明显增大，或出现典型局部放电谱图，可判断此测试 点内存在异常，典型放电图谱参见附录 B； c)若检测到有局部放电特征的信号，当放电幅值较小时，判定为异常信号；当放电特征明显， 且幅值较大时，判定为缺陷信号。电力设备高频局部放电检测的指导判据参见附录 B； 对于具有等效时频谱图分析功能的高频局放检测仪器，应将去噪声和信号分类后的单一放电信号 与典型局部放电图谱（附录 B）相类比，可以判断放电类型、严重程度、放电信号远近等，信号分类 方法参见附录 C。 d)对于检测到的异常及缺陷信号，要结合测试经验和其它试验项目测试结果对设备进行危险性 评估。电力设备高频局部放电检测的典型案例参见附录 D。 7 检测原始数据和记录 7.1 原始数据 在检测过程中，应随时保存高频局放检测原始数据，存放方式如下： a)建立一级文件夹，文件夹名称：变电站名检测日期（如：衢州变 20150101） ； b)建立二级文件夹，文件夹名称：设备名称相位调度号（如：衢城 1751 线 A） 。 c)当测试须加滤波器时应把无滤波器和加滤波器的文件分别命名和存储； d)当检测到异常时，需对该设备相邻的两组设备进行检测并分别建文件进行放电波形的记录， 且应尽量在减少外界干扰的情况下进行，以便于信号诊断分析。 7.2 检测记录 检测工作完成后，应在 5 个工作日内完成检测记录整理，记录格式见附录 A.1 5 附 录 A （规范性附录） A.1 高频局部放电检测记录模板 高频局部放电检测记录模板见表A.1。 表A.1 高频局部放电检测记录模板 一、基本信息一、基本信息 变电站/线路名称检测性质普测（查缺、专项） 检测日期检测人员 温度湿度 二、设备铭牌二、设备铭牌 调度号电压等级 设备厂家设备型号 出厂日期投运日期 三、检测数据三、检测数据 序号检测位置图谱文件备注 1 图谱 2 图谱 3 图谱 4 图谱 5 图谱 6 图谱 7 图谱 8 图谱 9 图谱 10 图谱 特征分析 试验仪器 结论（正常/异常） 6 A 2 高频局部放电检测报告模板 高频局部放电检测报告模板见表A.2。 表A.2 高频局部放电检测报告模板 变电站名检测日期 设备名称及运行编号环境温湿度 设备电压等级负荷电流 检测仪器（传感器）名称、 型号及编号 测 试 结 果 序 号 测量部位 是否存在放电信 号（打勾） 测试值 （峰峰值） （mV） 备注 1 是 / 否 2 是 / 否 3 是 / 否 4 是 / 否 测试异常位 置描述及数 据诊断分析 异常高频局 部放电图谱 测试人员签名: 日期： 审核人员签名: 日期： 7 附 录 B （资料性附录） 高频局部放电检测的典型图谱 B.1 典型高频局部放电图谱特征（删除） 故障特征（缺陷特征量、缺陷内容、图谱），放入资料性附录。 表 B.1 高频局部放电检测参考判据 测试结果图谱特征放电幅值说明 正常无典型放电图谱没有放电特征没有放电波形按正常周期进行 异常 具有局部放电特征 且放电幅值较小 放电相位图谱工频 （或半工频）相位 分布特性不明显 小于500mV大于 100mV，并参考 放电频率 异常情况缩短 检测周期 缺陷 具有典型局部放电 的检测图谱且放电 幅值较大 放电相位图谱具有 明显的工频（或半 工频）相位特征 大于500mV，并参 考放电频率 缺陷应密切监视，观 察其发展情况，必要 时停电检修。通常频 率越低，缺陷越严重 B.2 高频局部放电信号常用名词 B.2.1 等效时长(equivalent time length) 等效时长（(equivalent time length)）指单个脉冲波形的时域统计特征量，表征脉冲放电波形等效 持续时间。对一个局放脉冲信号进行 K 次采样，为时间的采样值，那么该信号的等效时长 T( ) ii s t i t 定义为： 22 0 0 2 0 ()( ) ( ) K iii i K ii i tts t T s t 式中为： 0 t 2 0 0 2 0 ( ) ( ) K iii i K ii i t s t t s t B.2.2 等效频率 等效频率（equivalent frequency ）指单个脉冲波形的时域统计特征量，表征脉冲放电波形等效频 率。假设脉冲波形经快速傅里叶变换（FFT）后为，其中表示对应于频率的能量，( ) ii s t() ii Xf 2 i X i f 那么可以定义等效带宽 F 为： 8 2 2 0 2 0 () () K iii i K ii i fXf F Xf B.2.3 局放脉冲时频域特征图谱(time-frequency pattern of partial discharge pulse ) 局放脉冲时频域特征图谱(time-frequency pattern of partial discharge pulse )，用于表示 局部放电脉冲时域及频域特征的图谱。一般横轴为放电脉冲等效频率F，纵轴为等效时长T。局放脉冲 时频域特征图谱也称为TF图谱。 B.3 典型高频局部放电图谱特征 典型高频局部放电图谱特征见表B.3。 表B.3高频局部放电检测典型图谱 放电类型图谱特征缺陷分析 电晕放电 相位谱图 分类图谱 每个脉冲时域波形 单个脉冲频域波形 高电位处存在尖端， 电晕放电一般出现在 电压周期的负半周。 若低电位处也有尖端， 则负半周出现的放电 脉冲幅值较大，正半 周幅值较小。 内部放电 相位谱图 分类图谱 每个脉冲时域波形 单个脉冲频域波形 存在内部局部放电， 一般出现在电压周期 中的第一和第三象限， 正负半周均有放电， 放电脉冲较密且大多 对称分布。 9 放电类型图谱特征缺陷分析 沿面放电 相位谱图 分类图谱 每个脉冲时域波形 单个脉冲频域波形 存在沿面放电时，一 般在一个半周出现的 放电脉冲幅值较大、 脉冲较稀，在另一半 周放电脉冲幅值较小、 脉冲较密。 10 A A 附 录 C （资料性附录） 高频局部放电信号分类方法 C.1 信号分类方法 同一信号源的信号（放电信号或干扰信号）具有相似的时域和频域特征，他们在时频图中会棸集 在同一区域。反之，不同类型的信号在时域特征或者频域特征上有区别，因此在时频图中会相互分开。 按照时频图中的区域分布特征，可将信号分离分类，分类的原则可以参考表C.1的方法。 表 C.1 高频局部放电信号分类方法 特点参考方法典型示例 有明显的聚团特征，具有明 显的聚团中心，各团之间 分区明显，没有交集。 将各团所在区域划分为 一类。 有明显的聚团特征，具有明 显的聚团中心，但各团之间 分区不明，存在交集。 将各团所在的中心区域划 分别划为一类。 有明显的聚团特征，但没有 明显的聚团中心，等效带宽 或者等效时长的跨度较大。 宜将一团划分称几个小团 进行分析。 11 B B 附 录 D （资料性附录） 高频局部放电检测典型案例（删除） D.1 案例 1 2009 年 4 月，某电力公司采用高频局部放电检测发现某变电站 2#变压器存在局部放电。在变压器 电缆终端接地线、铁心和夹件接地线处分别进行检测，发现变压器 110kV 侧 C 相存在局放异常，其中 C 相测得最大信号幅值达到 2V，A 相最大幅值达到 0.8V，B 相信号幅值为 0.9V。110kV 侧三相测得 信号均具有典型放电特征，根据所测三相信号的相位分布特征和幅值，初步判断放电源位于 C 相， A、B 测得信号为 C 相信号通过地线传导过来的。高频局放 C 相的检测谱图如图 D.1 所示。C 相的相 位谱图具有典型的放电特征，放电信号的相位分布在工频周波的一、三象限，放电源应该位于 C 相一 次导体的高压端；最大放电信号幅值达到 2V，单脉冲具有 010M 的连续频谱分布。 后经确认，2#变压器 C 相的放电位置位于电缆桶内变压器套管与电缆终端连接部件靠近电缆终端 的部位。 （a）相位分布谱图 （b）信号分类谱图 （c）局放脉冲波形 （d）局放脉冲频谱 图 D.1 高频局部放电检测谱图（C 相） D.2 案例 2 2008 年 11 月，某电力公司在高频局部放电检测中发现 110kV 6#母线电容式电压互感器（CVT） 存在异常局部放电信号。在 CVT 电容末端接地线测到典型的局部放电谱图，具有半工频周期相位分布 特征，最大信号幅值达到仪器最大量程值 5V，放电情形较严重，需要立即停电处理。检测结果如图 D.2 所示。 解体发现中间变压器高压侧避雷器内有明显的放电痕迹。避雷器顶端、相连弹簧、电阻阀片都有 明显的黑色放电烧灼痕迹，位置相关联，特别是避雷器顶端内侧有大片的烧灼痕迹。因此，该类 CVT 的放电是由于中间变压器并联避雷器内的放电引发的缺陷。 12 （a）相位分布谱图 （b）信号分类谱图 （c）局放脉冲波形 （d）局放脉冲频谱 图 D.2 高频局部放电检测结果 D.3 案例 3 某换流变电站极 IB 相换流变压器在安装并投运后，对该变压器进行了高频局部放电带电检测，发 现异常信号。检测人员在疑似存在问题的极 IB 相和相邻的正常相（极 IA 相和极 IIC 相）进行了比较 分析，检测结果如图 D.3 所示。极 IB 相换流变压器及其相邻的正常相（极 IA 相和极 IIC 相）的检测 结果非常相似，说明检测到的信号可能来源相同；极 IB、极 IA 相和极 IIC 相的幅值分别为 0.1mV、0.1mV 和 1.3mV，说明信号来源离极 IIC 相更近；检测结果与典型放电图谱有明显区别，与 典型的可控硅干扰图谱有一定的相似性，如图 D.4 所示。因此判断是换流阀产生的可控硅换流脉冲干 扰，排除该换流变压器存在放电故障的可能性，该换流变压器可继续安全运行，不必停电检修。后经 长时间运行确认，设备中无缺陷故障。 （a）极 IB 相 （b）极 IA 相 （c）极 IIC 相 D.3 高频局部放电检测结果 图 D.4 典型可控硅干扰图谱 13 附 录 E（资料性附录） 干扰信号的典型图谱 干扰信号的典型图谱见表E.1。 表 E.1 干扰信号的典型图谱 干扰类型干扰特点典型干扰波形典型干扰谱图 手机信号 波形相对固定，幅值稳