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開關柜局放監測整體解決方案

1、開關柜事故統計分析
2、常見局放測量方法
3、開關柜局放實例
4、TEV測量局部放電原理
5、整體解決方案

 
開關柜事故統計分析

    高壓開關柜是使用極廣、數量最多的開關設備。由于在設計、制造、安裝和運行維護方面存在著不同程度的問題,因而事故率比較高。在諸多性質的開關柜事故中,絕緣事故多發生于10kV及以上電壓等級,造成的后果也很嚴重。特別是小車式開關柜,絕緣事故率更高,而且往往一臺出現事故,殃及鄰柜的現象更為突出。

    調查統計表明,高壓開關柜的故障主要有以下幾類:
    (1)拒動、誤動故障:這種故障是高壓開關柜最主要的故障,其原因可分為兩類:一類是因操動機構及傳動系統的機械故障造成;另一類是因電氣控制和輔助回路造成。
    (2)開斷與關合故障:這類故障是由斷路器本體造成的,對少油斷路器而言,主要表現為噴油短路、滅弧室燒損、開斷能力不足、關合時爆炸等。對于真空斷路器而言,表現為滅弧室及波紋管漏氣、真空度降低、切電容器組重燃、陶瓷管破裂等。
    (3)絕緣故障:表現為外絕緣對地閃絡擊穿,內絕緣對地閃絡擊穿,相間絕緣閃絡擊穿,雷電過電壓閃絡擊穿,瓷瓶套管、電容套管閃絡、污閃、擊穿、爆炸,提升桿閃絡,CT閃絡、擊穿、爆炸,瓷瓶斷裂等。
    (4)載流故障:7.2~12kV電壓等級發生載流故障主要原因是開關柜隔離插頭接觸不良導致觸頭燒融。
    (5)外力及其他故障:包括異物撞擊,自然災害,小動物短路等。

常規局放測量方法


    常規的局部放電檢測方法有脈沖電流法、超聲波法、光測法等。

    脈沖電流法。是通過檢測阻抗接入到測量回路中來檢測。檢測接地線中由于局放引起的脈沖電流,獲得視在放電量。脈沖電流法是研究最早、應用最廣泛的一種檢測方法,IEC-60270為IEC于2000年正式公布的局放測量標準。脈沖電流法通常被用于設備的型式試驗以及其他離線測試中,其離線測量靈敏度高。脈沖電流法的問題在于以下幾方面:其抗干擾能力差,無法有效應用于現場的在線監測;對于變壓器類具有繞組結構的設備在標定時產生很大的誤差;由于檢測阻抗和放大器對測量的靈敏度、準確度、分辨率以及動態范圍等都有影響,因此當試樣的電容量較大,受耦合阻抗的限制,測試儀器的測量靈敏度受到一定限制;測量頻率低、頻帶窄,包含的信息量少。

    超聲波法。超聲波法是通過檢測開關柜局放產生的超聲波信號來測量局放的大小和位置。超聲傳感器的頻帶約為70~150千赫茲(或300千赫茲),以避開現場噪聲。由于超聲波法受電氣干擾小以及可以在線測量和定位,因而人們對超聲波法的研究較深入。但目前該方法存在著很大的問題:目前的超聲傳感器靈敏度很低,無法在現場有效地測到信號;傳感器的抗電磁干擾能力較差。因此,超聲檢測主要用于定地判斷局放信號的有無,以及結合沖電流法或直接利用超聲信號對局放源進行物理定位。在設備的離線和在線檢測中,它是主要的輔助測量手段。

    光測法。光測法利用局放產生的光輻射進行檢測。各種放電發出的光波長不同,研究表明通常在500~700mm之間。在實驗室利用光測法來分析局放特征及絕緣劣化等方面已經取得了很大進展,但是由于光測法設備復雜昂貴、靈敏度低,且需要被檢測物質對光是透明的,因而在實際中無法應用。


開關柜局放實例

TEV測量局部放電原理


    當高壓電氣設備發生局部放電時,會產生出變化的電場。變化的電場激起磁場,而變化的磁場又會感應出電場。這樣交變的電場與磁場相互激發并向外傳播形成電磁波,這也是唯一能夠通過開關設備內部縫隙到達開關柜外部的形式。這些縫隙可能是覆蓋物的、或填充原料的、或者是其它的絕緣材料間的空隙。當這些電磁波在外擴散時,同時會沖擊開關設備的金屬外殼,并且會制造出一種暫態電壓,通過設備的金屬箱體外表面而傳到地下去。這些電壓脈沖是于1974 年由Dr John Reeves首先發現,并把它命名為Transient Earth Voltage暫態對地電壓, 簡稱TEV。

    中低壓電氣設備的對地絕緣部分發生局部放電活動,則導電系統對接地金屬殼之間就有少量電容性放電電量。放電電量很小,通常只有幾兆分之一庫侖。放電持續時間一般只有幾個納秒。因為電量等于電流乘以時間,若一次放電1000pC,持續10ns,則放電產生的脈沖電流為100mA。對于持續時間那么短的放電脈沖,被測設備就不能看作是個整體,而應看作是傳輸線。它的電氣特性就由其分布電容和電感決定。當發生局部放電時,電磁波從放電點向外傳播。電流大小與這些電磁波產生的電壓有關,電壓等于電流與路徑阻抗的乘積。通過研究,單芯10kV電纜約為10Ω,35kV的金屬外殼的母線室則大約70Ω。因此,持續10μs的100mA的弱電脈沖電流可產生和應持續時間的1~7V對地電壓。電壓脈沖在金屬殼的內表面傳播,最終從開口、接頭、蓋板等的縫隙處傳出,然后沿著金屬殼外表傳到大地。

    因此,用電容性探測器就可檢測到放電脈沖。中低壓開關柜局部放電在線檢測定位技術采用暫態對地電壓的原理來對開關設備局部放電狀況進行檢測及定位,通過單只電容藕合式探測器在被檢設備的接地金屬外殼上進行探測。裝置檢測由于局部放電而引起的短暫電壓脈沖,對檢測到的每一次局部放電活動以數值顯示并以聲音的方式提示,可測出局部放電瞬時電壓脈沖的幅度峰值。 

    監測示例說明(wmv格式,3.5MB)

整體解決方案
 
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