变电站开关柜及高压电缆带电检测技术方案

Ⅰ变电站开关柜及高压电缆

带电检测技术方案天津市津海天源电力技术有限公司2025年3月

前言近年来国内配电电缆线路规模快速增加，对配电电缆线路施工、运行和维护工作提出了更高要求，现有电缆线路试验标准不能完全满足配电电缆线路精益化运行管理的现状。同时，随着检测技术和试验手段的发展，局部放电、介质损耗等检测技术在配电电缆线路状态评价和缺陷诊断中已经获得较为广泛的应用，但相关标准尚不完善，执行难度较大。在国家电网公司设备部的统一部署和指导下，各单位开展了相关检测试验技术试点应用工作，配电电缆线路隐患及缺陷检测能力显著提升，保障了配电电缆线路安全可靠运行，达到了预期效果。高压开关柜的安全可靠运行直接影响整个变电站的供电可靠性,而其故障前期往往表现为局部放电，近年来由于开关柜绝缘特性劣化导致的电力事故数量逐年攀升，导致电力系统供电可靠性差、不稳定等问题，据统计其中85%的绝缘特性劣化是由局部放电引起的。因此，高压开关柜的绝缘性能检测与故障诊断，是实现设备状态检修的重要前提，是保证设备安全可靠运行的关键。为克服传统停电周期性检查的局限性，减少停电损耗和降低维修费用，对运行中的高压开关柜进行局放带电检测，可获得能反映绝缘状况变化的信息，经分析处理后对设备作出合理诊断，并根据诊断的结论安排相应的检修。电力设备带电检测时发现设备潜伏性运行隐患的有效手段，是电力设备安全、稳定运行的重要保障。深入开展带电检测技术，对变电设备进行快速准确检测，能够及时发现电力设备的潜伏性故障，采取针对性措施，防止设备事故发生，对于保障电网安全可靠运行、提高供电可靠性具有重要意义。Ⅱ目录26970前言 范围本方案针对变电站高压开关柜及高压电缆的运行特性简述与其对应的带电检测技术，给出了所使用的带电检测仪器及其使用方法，用以判断带电运行设备是否存在缺陷，从而预防发生故障或损坏，保障带电设备安全运行。本方案适用于高压开关柜及高压电缆的带电检测。2规范性文件电力设备带电检测技术规范（试行）Q/GDW11316-2018高压电缆线路试验规程Q/GDW1168-2013输变电设备状态检修试验规程Q/GDW11838-2018配电电缆线路试验规程Q/GDW11060-2013交流金属封闭开关设备暂态地电压局部放电带电检测技术现场应用导则Q/GDW1643-2015配网设备状态检修试验规程GB/T6592电工和电子测量设备性能表示GB/T11022高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求DL408电业安全工作规程(发电厂和变电所电气部分)DL409电业安全工作规程(电力线路部分)3带电检测技术带电检测技术是指一般采用便携式检测设备，在运行状态下，对设备状态量进行的现场检测，其检测方式为带电短时间内检测，有别于长期连续的在线监测。对电力设备的带电检测是判断运行设备是否存在缺陷，预防设备损坏并保证安全运行的重要措施之一。带电检测相比于常规的预防性试验有更多的优势:1）带电检测是在设备正常运行情况下的检测，无需停电，规避了因停电为用电客户带来的声誉和经济上的损失，为电力用户带来了极大的方便。2）通过带电检测所用的高科技设备与技术手段解决电力设备运行状态下的安全隐患。老式设备因设备严重老化，无法承受瞬时高压而不能进行停电打压试验，带电检测技术恰好弥补了这一缺陷，使用户对老式设备的运行状态了如指掌。3）带电检测可以依据设备运行状况灵活安排检测周期，便于及时发现设备的隐患，了解隐患的变化趋势等。停电检测则必须根据电力用户的实际情况，决定检测时间。总之，带电检测可以得知电气设备在所测状态点下最真实的使用状态，判断其是否对用户整体的电气设备长期、正常使用存在隐患，以便电力用户决定是否对其检修、更换或者采取其它的一些相关处理措施，从而排除故障隐患，有效避免电力事故和非计划停电。3.1超声波局部放电检测超声波局部放电检测技术是通过对电力设备发生局部放电时产生的超声波信号（频率介于20kHz-200kHz区间）进行采集、处理和分析来获取设备运行状态的一种状态检测技术。在一定的范围内，超声波信号幅值与局部放电量成正比，这样就可以根据超声波信号的幅值来判断放电量的大小。局部放电量的大小是表征电力设备绝缘劣化程度的重要参数，因此，对开关柜局部放电产生的超声波信号进行准确的检测及分析，是判断开关柜绝缘状态行之有效的方法。3.2暂态地电波检测暂态地电波检测法是通过捕捉局部放电时产生的电磁信号检测是否存在局部放电。当局部放电活动出现在高压开关柜绝缘层中时，它会产生电磁波，通过金属外壳上的开孔（外壳或密封垫圈或其他绝缘部件周围的间隙），从开关柜内泄漏到外表面，当电磁波传播到开关柜外面时，它会在接地的金属外壳上产生暂态（瞬时）地电压，这个地电压将沿金属的表面向各个方向传播，开关柜运行状态下，将检测仪器紧贴柜体表面进行测量，即可通过检测地电压实现对电力设备局部放电的判别和定位。3.3高频局部放电检测高频局放检测技术具有不停电、操作方便、有效克服电磁干扰等优点，为监测电力系统电缆线路缺陷提供了先进手段。高频局放技术，通过专业检测人员运用专门的高频局放仪器，采用高频电流互感器(HFCT)从电缆终端接地线上取信号，在电缆本体取同步信号，进而判断是否存在局部放电，有效地发现隐形缺陷，保障了电缆线路的正常运行。3.4特高频局部放电检测特高频局部放电检测技术具有高灵敏度、抗干扰能力强、定位精度高等优点，为监测电力系统开关柜、GIS等高压设备的绝缘缺陷提供了先进手段。特高频局放检测技术通过专业检测人员运用特高频局放检测仪，利用特高频传感器采集300MHz至3000MHz频段的电磁信号，从而判断是否存在局部放电，能够有效识别开关柜内部或外部因接触不良、绝缘污染等问题引起的局放，保障了高压设备的正常运行。3.5仪器配备开关柜局放测试仪：EA高频局放测试仪：TECHIMP特高频局放测试仪：莫克EC4000P4带电设备检测及诊断方法4.1开关柜高压开关柜在不同工况下长期运行，不可避免地会出现因绝缘材质老化、受潮、机械损伤等导致的绝缘劣化，绝缘缺陷是导致开关柜故障的最主要祸源，而通过开展局部放电综合检测，可有效发现前期潜伏性绝缘缺陷，大大降低开关柜故障几率，提升开关柜安全运行水平。表4开关柜检测项目及检测部位序号检测项目检测部位标准说明1超声波局部放电检测柜体缝隙处1）正常：无典型放电波形或音响，且数值≤8dB。2）异常：数值>8dB且≤15dB。3）缺陷：数值>15dB。一般检测频率在20－100kHz之间的信号，若有数值显示，可根据显示的dB值进行分析。2暂态地电压检测柜体表面1）正常：相对值≤20dB。2）异常：相对值>20dB。新设备投运后1周内应进行一次检测。对存在异常的开关柜设备，在该异常不能完全判定时，可根据开关柜设备的运行工况缩短检测周期。3特高频局部放电检测柜体缝隙处与柜体表面首先要符合图谱特征，在进行测试图谱和缺陷标准图谱对比。图谱如下：在检测前应尽量排除环境的干扰信号。检测中对干扰信号的判别可综合利用特高频法典型干扰图谱、频谱仪和高速示波器等仪器和手段进行。根据经典放电图谱去判断是何种类型放电。进行局部放电定位时，可采用示波器(采精度至少1GHz以上)。1)新设备投运、检修后1周内完成。2)适用于不含有金属丝网的观察窗，3)异常情况应缩短检测周期。检测准备按下述步骤进行检测准备：检查仪器完整性，确认仪器能正常工作，保证仪器电量充足或者现场交流电源满足仪器使用要求：对于高压开关柜设备，在每面开关柜的前面、后面均应设置测试点，具备条件时，在侧面设置测试点，检测位置可参考图2；检测部位检测部位的选取原则是：一般按照前面、后面、侧面进行选择布点，前面选2点，后面、侧面选3点，后面、侧面的选点应根据设备安装布置的情况确定；如存在异常信号，则应在该开关柜进行多次、多点检测，查找信号最大点的位置；应尽可能保持每次测试点的位置一致，以便于进行比较分析；根据现场需要设置相应的检测位置。4.2高压电缆电力电缆的主要功能就是传输电能，一般由导体(或称导电线芯)、绝缘层、屏蔽层、填充层、内护层、铠装层组成，按绝缘类型及结构可分为油浸纸绝缘电力电缆、塑料绝缘电力电缆和橡皮绝缘电力电缆等。表5电缆检测项目及检测部位序号检测项目检测部位标准说明1电缆终端及中间接头高频局部放电检测电缆终端接地线1）正常：无典型放电图谱。2）异常：在同等条件下同类设备检测的图谱有明显区别。3）缺陷：具有典型局部放电的检测图谱。1）与标准图谱（附录）比较。2）新设备投运、大修后1周内完成。3）异常情况应缩短检测周期。4）当放电幅值达到3V以上时，应尽快安排停运。传感器安装耦合方式可分为电流耦合型、电容耦合型、电磁感应型，其各自接线见附录A。电流耦合型传感器一般是开口式HFCT或预置式HFCT，可以直接安装在电缆接地线、电缆本体、接地箱连接铜排。放电相位信号可使用同步电流互感器获得。HFCT和相位电流互感器的安装位置和方式参见图A.3~图A.7。电容耦合型传感器为HFCT提供电流测试通路，是电容耦合器与HFCT的复合型传感器，电容耦合器主要分为电容臂和金属箔电极两种。电容耦合型传感器的安装位置和方式见图A.8。对电磁感应型传感器，直接将传感器平铺且紧贴于电缆本体，电磁感应型电流传感器的安装位置和方式见图A.9。电缆线路现场高频局部放电带电检测，应根据检测对象的构造形态、现场接线方式和环境状况决定传感器类型，包括检测频率特性、结构形态和安装位置。检测对象和安装位置可以包括电缆终端、接头、本体、交叉互联箱、接地箱、接地线等。对同一组电缆终端或接头测试，高频电流传感器标记方向应与接地线入地电流方向保持统一。对同一回线路的各组终端和接头的测试，宜保持每个测试点位置的传感器类型和安装方法保持统一。5现场检测要求5.1人员要求局部放电检测均属于设备带电检测，检测人员应具备如下条件：1.熟悉暂态地电压、超声波局部放电检测技术和高频局部放电检测技术的基本原理和诊断程序，了解相应检测仪器的工作原理、技术参数和性能，掌握其操作程序和使用方法。2.了解被检测设备（开关柜/电缆）的结构特点、工作原理、运行状况和导致设备故障的基本因素。3.熟悉Q/GDW11316-2018《高压电缆线路试验规程》、Q/GDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》、Q/GDW11838-2018《配电电缆线路试验规程》、Q/GDW11060-2013《交流金属封闭开关设备暂态地电压局部放电带电检测技术现场应用导则》、《电力设备带电检测技术规范（试行）》等相关标准，接受过暂态地电压、超声波局部放电检测技术和高频局部放电检测技术的培训，具备现场测试能力。4.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有关安全管理规定。5.2安全要求应符合以下要求：1.应严格执行国家电网安监【2009】664号《国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）》的相关要求；2.应执行相关变（配）电站巡视的要求；3.检测应至少由两人进行，并严格执行保证安全的组织措施和技术措施；4.应有专人监护，监护人在检测期间应始终行使监护职责，不得擅离岗位或兼职其他工作；5.应确保操作人员及测试仪器与电力设备的高压部分保持足够的安全距离；6.不得操作开关柜设备，开关柜金属外壳应接地良好；7.测试现场出现明显异常情况时（如异音、电压波动、系统接地等），应立即停止测试工作并撤离现场。5.3检测条件检测条件应符合以下要求：1.开关柜设备上无其他作业；2.开关柜金属外壳应清洁并可靠接地；3.应尽量避免干扰源（如气体放电灯、排风系统电机）等带来的影响；4.进行室外检测应避免天气条件对检测的影响；5.雷电时禁止进行检测。

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