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摘要：本人根据自身多年的实践经验，结合某变电站的实际情况，简要对10kV站用变柜异常放电的带电检测进行了分析与验证，以供参考。
关键词：10kV；带电检测；验证
1 异常概况
2017年06月24日10时，在对某220kV变电站10kV开关柜进行超声波局放测量时，在#2站用变柜检测到异常超声波信号。
2017年06月24日16时，对该开关柜复测过程发现异常超声波信号依然存在。采用暂态地电压测试和特高频局放测试进行验证，暂态地电压信号检测无异常，特高频局放测试发现该开关柜存在异常特高频信号，且信号稳定、幅值较大。
经综合分析，判断该开关柜后柜内部存在疑似局部放电缺陷。通过特高频时差法定位，该缺陷位于#2站用变柜内站用变进线电缆B相热缩头处。
2 检测对象及项目
2.1 检测对象
检测对象为220kV明月峡变电站10kV配电室#2站用变柜，其可见光照片如图1所示。
图1 #2站用变柜可见光照片
220kV明月峡变电站10kV配电室#2站用变柜的铭牌信息如下：
生产厂家：西电三菱电机开关设备有限公司
型号：KYN36A-12(Z)
生产日期：2012年10月
2.2 检测项目
开关柜暂态地电压检测、开关柜超声波局放检测、特高频局放检测。
3 检测仪器及装置
3.1 开关柜超声波局放检测
4 检测数据
4.1开关柜超声波局放检测（初测）
2017年06月24日10时，10kV配电室内温度33℃，湿度35%，天气晴。对220kV明月峡变电站10kV配电室#2站用变柜进行超声波局放检测，发现该柜存在异常超声信号。本次检测背景测点选择#2站用变柜附近区域空气中，如图2所示。由于开关柜超声波局放测试在开关柜缝隙处测得，所以将被测站用变柜分为如图2中所示的6个区域，并取6个区域缝隙处测得的最大值作为测试值。测试时，发现该柜异常超声信号最大点出现在下部区域。
图2 #2站用变柜超声波局放背景测试及柜体测点示意图
4.2开关柜超声波局放检测（复测）
2017年06月24日16时，温度35℃，湿度52%，天气晴。对220kV明月峡变电站10kV配电室#2站用变柜进行超声波局放检测，发现初测时该开关柜存在的异常超声信号仍然存在。本次检测背景测点选择#2站用变柜附近相同区域空气中，测点选择同初测时保持一致，如图2所示。测试时，发现该开关柜异常超声信号最大点仍然出现在后柜下部区域。
4.3开关柜超声波局放检测数据
对#2站用变柜及相邻的2个间隔开关柜超声波局放测试的初测及复测数据如下：
图3 初测数据折线图
对图3进行分析，得出如下结论：
（1）同背景值对比：环境背景值为-6 dB，10kV#2站用变柜前下、后上及后下测点数值均大于环境背景值，且后上及后下处的测试值大于8dB。最大值位于后下测点，其值为12dB，与环境背景值相差达到18dB。说明10kV#2站用变柜内存在异常超声信号源。
（2）同临近开关柜对比：越靠近#2站用变柜，超声波信号幅值越大，幅值增长越快，峰值出现在#2站用变柜前下、后上及后下测点。其中幅值变化最大，增长最快的曲线为后下测点曲线，其最大值出现在#2站用变柜，与相邻正常开关柜921柜、928柜的差值分别达到17dB和15dB。说明该异常超声信号源位于#2站用变柜内，靠近后柜下部区域。
5.1.2复测数据横向比较分析
将#2站用变柜及相邻2个间隔开关柜（含背景值）超声波局放测试的复测数据做出折线图进行对比分析，如图4所示。
图4 复测数据折线图
对图4进行分析，得出如下结论：
（1）#2站用变柜及相邻2个间隔开关柜各测点曲线的变化趋势同初测时基本一致。
（2）同背景值对比：环境背景值为-6 dB，#2站用变柜前下、后上及后下测点数值均大于环境背景值，且测试值均大于8dB。最大值位于后下测点，其值为13dB，与环境背景值相差达到19dB。测试结果验证初测结论，#2站用变柜内存在异常超声信号源。
（3）同临近开关柜对比：越靠近#2站用变柜，超声波信号幅值越大，幅值增长越快，峰值出现在#2站用变柜前下、后上及后下测点。其中幅值变化最大，增长最快的曲线为后下测点曲线，其最大值出现在#2站用变柜，与相邻正常开关柜921柜、928柜的差值分别达到18dB和15dB。测试结果验证初测结论，该异常超声信号源位于#2站用变柜内，靠近后柜下部区域。
5.2 开关柜超声波检测数据纵向比较分析
将#2站用变柜初测及复测时各测点的超声波局放测试的数据做出折线图进行对比分析，如图5所示。
图5 #2站用变柜初测及复测数据折线图
对图5进行分析，得出如下结论：
#2站用变柜各测点数值初测值和复测值基本重合，初测时及复测时数据基本一致，没有太大变化，说明该异常超声信号源较稳定。
综合横向对比分析与纵向对比分析，可初步确定#2站用变柜存在异常超声信号源，该异常超声信号源较稳定，位置位于#2站用变柜后柜下部区域。
6 验证情况
复测时，对#2站用变柜进行了暂态地电压检测及特高频局放检测加以验证。
6.1 暂态地电压检测
为进一步验证该异常超声信号，对220kV明月峡变电站10kV #2站用变柜进行暂态地电压检测，未检测到异常暂态地电压信号。本次测试金属背景测点选择10kV配电室检修电源箱的金属门，空气背景测点选择10kV配电室内开关小车侧面铁板，#2站用变柜暂态地电压测点如图6所示。
对#2站用变柜及临近2个间隔开关柜暂态地电压检测的数据如下：
对表1进行分析，得出如下结论：
特高频局放测试结果验证了#2站用变柜超声波局放测试结果，异常超声信号源来源于#2站用变柜后柜下部区域，该异常超声信号源类型可以确认为疑似局部放电源。
6.3 特高频时差法定位
为进一步确定该疑似局部放电源所在位置，对220kV明月峡变电站10kV #2站用变柜进行了特高频时差法定位，首先采用两路特高频传感器对异常信号进行同源性验证，测点均布置于#2站用变柜后上观察窗处，测试结果如图9。可见，同时采集到的两路信号具有同源性。
信号垂直面定位，分别在#2站用变柜后上左右柜门缝隙处设置点a、点b，将两个特高频传感器同步放置点a、点b，利用示波器采集异常信号，典型波形如图10所示，检测发现，采集的两路波形重复性较好，且时间差相对稳定，计算可得，疑似局部放电源距离a点和b点的距离差为v*△t=0.1*0.3=0.03m，a点与b点距离0.75m，计算可知疑似放电源位于距离b点0.36m的垂直面上，在图10中标记该垂直面为平面S。
图11 特高频定位测试点及时域波形
信号源前后方向定位，分别在#2站用变柜后柜侧面下方柜缝处选取测点e、点f，利用示波器采集异常信号，典型波形如图12所示。计算可得，疑似局部放电源距离e点和f点的距离差为v*△t=0.1*0.3=0.03m，e点与f点距离0.5m，计算可知疑似放电源位于距离f点0.235m的垂直面上，在图12中标记该垂直面为平面S”
6.4 小结
（1）根据开关柜超声波信号检测结果的横向对比和纵向对比分析，确定#2站用变柜后柜下部区域内存在异常超声信号源。
（2）经特高频图谱验证，#2站用变柜后柜下部区域存在的异常超声信号源类型为疑似局部放电缺陷，信号源位于柜体内部，且特高频信号具有明显的相位相关性、信号幅值变化较大、呈一簇分布等特点。
（3）根据特高频时差法定位结果，可判断该局部放电缺陷位于#2站用变柜进线B相电缆终端（热缩）处。
6.5 缺陷原因分析
综合分析结果，可以判断10kV#2站用变柜内部存在疑似局部放电源，位于#2站用变柜进线电缆B相热缩头处。由于该疑似局部放电源特高频信号具有明显的相位相关性、信号幅值变化较大、呈一簇分布等特点，因此可以判断造成该处出现疑似局部放电的原因可能为：电缆头热缩套安装制作工艺缺陷造成场强不均匀引起的局部放电。
6.6 严重程度判断
该疑似局部放电源在经受不良工况时，局部放电有可能会加剧，造成电缆头热缩套处发生闪络，属于严重缺陷。
7 结论及建议
7.1 结论
220kV明月峡站10kV #2站用变柜检测到异常超声波信号、典型的特高频局部放电信号，但无异常暂态地电压信号，经过综合分析，判断在该开关柜内存在疑似局部放电源。经特高频定位分析，该疑似局部放电源位于#2站用变柜进线电缆B相热缩头处，造成该疑似局部放电的原因可能是电缆头热缩套安装制作工艺缺陷造成场强不均匀引起的局部放电，可能危及设备安全运行，属于严重缺陷。
7.2 检修策略建议
综合特高频检测及定位，判断#2站用变柜进线电缆B相热缩头处存在疑似局部放电缺陷，长时间运行可能导致绝缘击穿，引起设备故障。
根据Q/GDW11060-2013《交流金属封闭开关设备暂态地电压带电测试技术现场应用导则》第A3结果分析：若开关柜的超声波信号检测大于8dBmV，有明显声音信号，判断为检测到明显的放电现象，应对设备采取相应措施。
建议：一是设备运维管理单位应加强该设备运行工况的监视，缩短带电检测周期，增加检测次数，跟踪信号幅值变化趋势，如缺陷进一步发展，应及时进行停电处理。二是结合设备停电机会，开展诊断性试验，查明原因，消除局部放电隐患。三是严格执行电缆终端制作工艺规范，严把设备安装验收关，确保电缆安全可靠运行。
李逢兵（1986-），男，工程师，博士，从事35kV-220kV变电检修工作。E-mail: sgms_lifengbing@163.com
论文作者:李逢兵,汪锐,刘冰洁,高杰,吴雄
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/13
标签：开关柜论文; 信号论文; 异常论文; 超声波论文; 复测论文; 信号源论文; 局部论文; 《电力设备》2017年第29期论文;