开关柜局放带电检测技术(详细超值版).ppt

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1、变 电 站 地 网 接 地 电 阻 测 试开 关 柜 局 放 带 电 检 测 技 术 第 一 部 分 引 言第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究第 四 部 分 技 术 探 讨目 录 第 一 部 分 引 言第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究第 四 部 分 技 术 探 讨目 录 开关柜数量多，而人员基本保持了零增长，造成每年人均维护工作量大，维护成本不断攀升。传统试验手段不利于发现局部微小缺陷和隐患，且带来的供电可靠性问题凸出，以

2、广州为例占到了10%。传统试验手段的缺陷检出率不高，试验应更加有针对性。寻找一种既能有效发现绝缘问题而又不会增加其他如停电试验造成大量操作的 检测手段显得非常重要。 第 一 部 分 引 言 第 一 部 分 引 言第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究第 四 部 分 技 术 探 讨 （一） 局部放电的主要类型及特征 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。位置上分：表面放电和内部放电特征上分：持续放

3、电和间歇放电 第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍 30,000m 3,000m 300m 30m 3m 30cm 3cm 0.3cm10kH z 100kH z 10MH z 100MH z 1G H z 10G H z 100G H z1MH z超 低 频 低 频 中 频 高 频 超 高 频 特 高 频 超 音 频 极 高 频调 幅 广 播 调 频 广 播超 声 波 微 波 雷 达 频 带300GHz波 段 频 谱 图及 其 幅 值3kHz 波 段 频 率 范 围 ： 3kHz到 300GHz特 高 频 频 率 范 围 ： 300MHz到 3GHz高 频 频 率 范

4、围 ： 3MHz到 30MHz转 换 电 路 测 量 频 段 ： 高 达 1MHz（ IEC规 定 中 OWTS）声 纳 频 段 ： 10kHz到 300kHz第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍（一） 局部放电的主要类型及特征 （二） 检测方法的基本原理 地电波原理n局部放电发生时，肌肤效应作用，在金属断开或绝缘连接处，电流波转移至外 表面；电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压(Transient Earth Voltage)。 第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍 n地电波幅值与放电量和传播途径的衰减程度有关n要取决于放电点位置、设备的内

5、部结构以及开口大小有关 第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍（二） 检测方法的基本原理 地电波原理 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； 第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍（二） 检测方法的基本原理 超声波原理 n机械应力与粒子力的快速振荡，导致放电点周围介质振动，从而产生声波信号n通过压电转换传感器达到测量目睹 第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍（二） 检测方法的基本原理

6、 超声波原理 （三）仪器介绍 UltraTEV Plus+功能特点：采用TEV及超声波两种测试方法；显示局部放电幅值大小、脉冲数、及放电烈度，可听到放电的声音； PDL功能特点：采用TEV技术测量局部放电的放电幅值； 采用时间差法对局部放电的具体位置定位；第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍 PDM03功能特点： 同时监测多个开关柜的放电活动；可以准确定位； 可以用来监视一段时间期内的放电情况； 配备专业数据分析软件； 第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍（三）仪器介绍 第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍（四）操作方法检查仪器

7、 仪器校准 测试背景 记录环境 逐个测试 数据分析 第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍（四）操作方法检查仪器 仪器校准 测试背景 记录环境 逐个测试 数据分析横向比较法：对同类设备的测试结果进行比较，若比其它同类设备的测试结果及现场背景值均 大时，就可以此来分析设备存在缺陷的可能性。纵向比较法：对同一设备不同时间的测试结果进行分析，从而比较分析得出设备的运行状况。 第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍（五）状态判断参考序 号 项 目 周 期 标 准 说 明1 超 声 波 1） 半 年 至 1年2） 投 运 后3） 必 要 时 1） 正 常 ： 无

8、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。 1. 新 设 备 投 运 后 周 内 完 成 。2. 异 常 情 况 应 缩 短 监 测 周 期 。3. 缺 陷 应 停 电 检 查 、 处 理 。 2 红 外 检 测 1） 半 年 至 1年2） 投 运 后3） 必 要 时 1） 正 常 ： 通 风 孔 温 度 且 柜 体 表面 温 度 与 环 境 温 差 。2） 缺 陷 ： 通 风 孔 温 度 或 柜 体 表面 温 度 与 环 境 温 差 。 1. 新 设 备 投 运 后 周 内 完 成 。2. 缺

9、陷 应 停 电 检 查 、 处 理 。3 地 电 波 1） 半 年 至 1年2） 投 运 后3） 必 要 时 1） 正 常 ： 相 对 值 20dB。2） 异 常 ： 相 对 值 20dB。 1. 新 设 备 投 运 后 周 内 完 成 。2. 相 对 值 ： 测 试 数 值 与 环 境 测 试 数值 （ 金 属 ） 差 。3. 异 常 情 况 应 开 展 长 时 间 在 线 监 测 。 第 一 部 分 引 言第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究第 四 部 分 技 术 探 讨目 录 （一） 现场应用案例1 20

10、09年6月，对某个电房内的开关柜进行状态检测，结果为局部放电超标（地电波检测结果显示幅值接近20dB，超声波检测结果显示超过8dB,接近15dB），解体结果如下： 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究 2010年1月21日，对某个电房内的开关柜进行状态检测，结果为局部放电超标（地电波检测结果显示幅值15dB，超声波检测结果显示接近16dB），解体结果如下：第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例2 2010年1月6日，对某个电房内的开关柜进行状态检测，结果为局部放电超标（地电波检测结果显示幅值12dB，超声波检测结果显示接近1

11、8dB），解体结果如下：第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究放电缺陷1 放电缺陷1 放电缺陷2 放电缺陷2 （一） 现场应用案例3 2010年4月28日，对某个电房内的开关柜进行状态检测，结果为局部放电超标（地电波检测结果显示幅值10dB，超声波检测结果显示接近27dB），柜内检查如下：第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究电缆室（一） 现场应用案例4 2010年10月14日，对某个电房内的开关柜进行状态检测，结果为局部放电超标（地电波检测结果显示幅值8-10dB，超声波检测结果显示接近23dB 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实

12、验 室 研 究缝隙1 缝隙2（一） 现场应用案例5 放电点1 放电点3 放电点2 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例5 2010年10月14日，对某个电房内的开关柜进行状态检测，结果为局部放电超标（地电波检测结果显示幅值2dB，超声波检测结果显示接近26dB） 11 26 24 8051015202530 G1 G2 G3 G418 26 20 70102030 从后面检测从前面检测 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例6 基本情况：开关柜为全绝缘型，西门子，运行时间超过5年；电房巡视正常，TEV检测

13、信号时有时无。2010年4月26日至28日，利用PDM03进行了为期2天的连续监测。 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例7 检测结果：每个探测器的短期局部放电剧烈程度值=24；7 号测量通道总脉冲数量=1354199，每个周期放电脉冲数比例达到1.172，占了67%。距离6 号和7号通道较近位置存在内部放电。已经处理。 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究检测通道收到了间歇性的放电信号（一） 现场应用案例7 2010年4月26日，某开关柜局部放电地电波检测结果为38dB。6月4日，利用UltraTEV Plus+进行再次

14、复测，结果发现地电波检测结果仍然超过20dB，达到32dB。前后两次超声波检测结果分别为-5dB和-6dB，正常。第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例8 利用PDM03对上述异常开关柜进行局部放电定位，检测时间为2天。在开关柜四周布置4个天线探头接受外部空间直接侵入信号（编号分别为1、2、11、12） 。第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例8 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究 6月24日10点 6月27日11点2600放电严重程度 6月25日10点 6月26日10点负荷电流

15、（A）1500 天线通道收到的信号变化趋势无规律 检测通道收到的信号变化趋势有规律检测通道收到的信号变化与负荷电流变化趋势相反（一） 现场应用案例8 2010 年2 月2 日，对某用户电房例行开展局部放电带电检测时发现开关柜内部存在疑似放电现象，超声波检测结果为20dB，而地电波检测结果不超过10dB。由于放电非常微弱且地电波检测并不灵敏，无法对放电源进行定位。 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例9 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究 利用超声波对每一面开关柜、每面开关柜的缝隙进行相应的测量，对每一面柜进行统计平均，分

16、析局部放电幅值水平。（一） 现场应用案例9 前 面 侧 面 2上中下 上中下侧 面 1上中下 前 面上中下 前 面上中下 前 面上中下前 面上中下 前 面上中下1234缝 1 缝 2 缝 3 缝 4 缝 5 缝 6 缝 7 缝 8 缝 9第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例9 2010 年2 月12 日和3月29日分别增加测试，三次检测结果如下图： 8dB水平线第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例9 2010 年2 月12 日和3月29日分别增加测试，三次检测结果如下图：第 三 部 分 现 场 应 用

17、案 例 与 实 验 室 研 究局部放电指标值与温度正相关，而与相对湿度负相关 外部环境的改变影响到了局部放电的强度 （一） 现场应用案例9 2010年10月7日，广州亚运会开幕式当日，发现异常2起，排除疑似缺陷1起。 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例10 例： #4二级高压房开关柜组局放带电测试4dB 9dB 17dB 26dB 051015202530 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14TEV幅值/dBmV 柜编号4H1- 4H14 电房门10dB 可能存在放电，专业组立即组织人员分析！ 第 三 部 分 现 场

18、应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例10 例：#4二级高压房开关柜组局放带电测试4dB 9dB 17dB 26dB建筑接地 是通过接地通道串入的干扰信号，干扰源为旁 边的直流屏。 直流屏38dB第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（一） 现场应用案例10 现场检测小结（1）统计发现TEVplus+的超声波功能发现了较多的缺陷，占80%以上，而地电波功能发现的案例相对较少。 （2）超声波方法发现的案例多以表面放电缺陷为主，而地电波发现的案例以固体材料内部放电缺陷为主。对某些严重放电缺陷，两种方法均能检测出来。（3）放电的不稳定性会造成dB读数困难，

19、有时波动范围较大，不利于数据记录和状态判断。需借助其它特征量如放电严重程度、每周期脉冲数来补充。 （4）带电测试需要达到一定的测试频率才能对设备的运行状态做一个较全面的判断。只通过一两次检测得出的结论有时是片面的。 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究 （二）实验室研究论证 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究A 模拟试验 采用型号为LTYDW-60/160的无晕试验变压器，其额定容量为60kVA，局部放电量小于5pC。 开关柜本身没有放电时，所能加的最高电压为5.2kV 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（二）实

20、验室研究论证A 模拟试验 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（二）实验室研究论证A 模拟试验 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究 悬浮和气隙模型，放电量越大，地电波幅值在25dB左右基本不变针板模型，放电量越大，地电波幅值逐步增加，但幅值在也25dB左右 （二）实验室研究论证A 模拟试验 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究 三种模型下放电严重程度特征量随着缺陷放电量变大而增加趋势明显 （二）实验室研究论证A 模拟试验 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究 三种模型下每周波放电次数特征随

21、着缺陷放电量变大而增加趋势明显 （二）实验室研究论证A 模拟试验 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究 三种模型下超声波幅值（dB）特征随着缺陷放电量变大而增加趋势明显 （二）实验室研究论证A 模拟试验 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究外部条件相同，用地电波测试时，幅值数值（dB）对缺陷严重程度的变化表现相对不灵敏，而其衍生特征量（放电严重程度、每周波放电脉冲个数）有较好响应 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（二）实验室研究论证 频带交叠程度不高是地电波方法不灵敏的主要原因。绝缘爬电能量以传导为主，辐射特性不

22、明显。 地电波方法的灵敏性取决于辐射量的高低。B 电场分析 背景 局部放电10-15dB 局部放电20-25dB第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（二）实验室研究论证C 声音的谱分析 背景 1kHz 10kHz10-15dB20-25dB 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（二）实验室研究论证C 声音的谱分析 10kHz以下 15kHz以上 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（二）实验室研究论证C 声音的谱分析 第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究（二）实验室研究论证 开发了频域实时分

23、析模块，力图通过准实时分析超声波频谱特性，解决放电读数不稳定的问题。C 声音的谱分析 第 一 部 分 引 言第 二 部 分 开 关 柜 局 放 检 测 技 术 介 绍第 三 部 分 现 场 应 用 案 例 与 实 验 室 研 究第 四 部 分 技 术 探 讨目 录 （一）状态检测建议因地制宜原则应根据一类设备的主要缺陷形式有针对性地选择状态检测技术手段。就广州地区而言，变电站10kV高压室开关柜的主要问题是机构方面的问题，绝缘问题是其中的一部分。因此，在开展状态检测工作时应加强机械特性的试验，将该类型设备的故障率通过状态检测降到可接受水平。对于广州地区配电网系统，绝缘缺陷引起开关柜故障的比例在

24、50%以上。因此，绝缘问题是配电网高压开关柜的主要问题所在。因此，在不影响供电可靠性的前提下，灵活开展非嵌入式局部放电带电检测是降低配网高压开关柜故障率的有效手段。从现有检测技术的灵敏性和实际情况考虑，加强开关柜状态检测的巡检率是预防事故扩大，将事故消除在萌芽状态的有利途径。 第 四 部 分 技 术 探 讨 （一）状态检测建议因地制宜原则执 行 架 构技 术 主 管 部 门 ， 制 定 各 类 技术 标 准 、 考 评 机 制 ， 对 疑 似缺 陷 组 织 召 开 专 题 分 析 会 议状 态 检 测 具 体 执 行 单 位 ， 负责 辖 区 内 设 备 巡 检 ， 消 除 一般 性 缺 陷

25、并 报 试 研 所 备 案协 助 局 制 定 各 类 技 术 标 准 、考 评 机 制 ， 对 疑 似 缺 陷 进 行确 诊 。 局 生 技 部变 电 一 二 部 各 区 局试研所推 广 状 态1、 出 台 局 开 关 柜 局 放 带 电 测 试 管 理 规 定 ； 2、 全 部 11个 区 局 均 已 配 置 至 少 2套 便 携 式 局 放 仪 器 ， 主 网 运 行 单 位 近 期 也 将 配 置一 定 数 量 的 巡 检 仪 第 四 部 分 技 术 探 讨 （二）动态修订判定标准当前，国内关于开关柜非嵌入式局部放电带电检测状态评估的标准还主要以借鉴新能源电网公司的经验为主。因此，随着检

26、测经验的不断积累和状态检测实践案例的不断丰富，有必要对各种状态的阈值标准进行动态修订。（3）完善检测技术手段根据绝缘放电缺陷表达形式的多样性和主次性特点，结合地区运行经验，对每一类高压设备建议配备至少1种检测手段。地电波和超声波检测技术各有其特点，其实用效果应从长期积累的角度去衡量。开展局部放电多方法联合检测是提高诊断效果的有效途径。结合巡视开展普查 疑似缺陷定性 严重程度估计 剩余运行寿命（故障风险）根据测试经验和多这个检测方法 开展综合抗干扰 状态检测的难点与多个影响因素相关存在较大不确定性 状态检测落点和目的资产最优化管理状态检测是重要参考依据之一，最终通过高级决策达到多目标优化！ 第

27、四 部 分 技 术 探 讨 （三）完善检测技术手段根据绝缘放电缺陷表达形式的多样性和主次性特点，结合地区运行经验，对每一类高压设备建议配备至少1种检测手段。地电波和超声波检测技术各有其特点，其实用效果应从长期积累的角度去衡量。开展局部放电多方法联合检测是提高诊断效果的有效途径。 第 四 部 分 技 术 探 讨 （四）提高人员专业化程度在目前阶段，专家经验和仪器抗干扰特性是决定诊断准确性的两个重要方面。也可以说，每种检测技术的抗干扰策略决定了诊断结果的有效性和准确性，也决定该项技术对测试人员经验的要求。从信号采集方式、信号转换成电压信号、信号放大、信号滤波，到传输到电脑主机，再继续到数字信号存储并后续分析。干扰信号可能侵入上述每一步。好的检测技术一定是从源头就开始考虑如何抑制干扰，而不是将防御留到最后一环。越往后，信号种类越多，对测试人员的要求就越高。现有大部分的仪器都是属于软件处理型，对测试人员的要求较高。加快测试队伍的专业化是保障状态检测工作发挥实效的重要基础。第 四 部 分 技 术 探 讨 谢 谢 ！2011年 广 东 省 职 业 技 能 大 赛高 压 试 验 工 和 油 务 员 技 能 竞 赛