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开关柜局放监测整体解决方案

1、开关柜事故统计分析
2、常见局放测量方法
3、开关柜局放实例
4、TEV测量局部放电原理
5、整体解决方案

 
开关柜事故统计分析

    高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。由于在设计、制造、安装和运行维护方面存在着不同程度的问题,因而事故率比较高。在诸多性质的开关柜事故中,绝缘事故多发生于10kV及以上电压等级,造成的后果也很严重。特别是小车式开关柜,绝缘事故率更高,而且往往一台出现事故,殃及邻柜的现象更为突出。

    调查统计表明,高压开关柜的故障主要有以下几类:
    (1)拒动、误动故障:这种故障是高压开关柜最主要的故障,其原因可分为两类:一类是因操动机构及传动系统的机械故障造成;另一类是因电气控制和辅助回路造成。
    (2)开断与关合故障:这类故障是由断路器本体造成的,对少油断路器而言,主要表现为喷油短路、灭弧室烧损、开断能力不足、关合时爆炸等。对于真空断路器而言,表现为灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、切电容器组重燃、陶瓷管破裂等。
    (3)绝缘故障:表现为外绝缘对地闪络击穿,内绝缘对地闪络击穿,相间绝缘闪络击穿,雷电过电压闪络击穿,瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸,提升杆闪络,CT闪络、击穿、爆炸,瓷瓶断裂等。
    (4)载流故障:7.2~12kV电压等级发生载流故障主要原因是开关柜隔离插头接触不良导致触头烧融。
    (5)外力及其他故障:包括异物撞击,自然灾害,小动物短路等。

常规局放测量方法


    常规的局部放电检测方法有脉冲电流法、超声波法、光测法等。

    脉冲电流法。是通过检测阻抗接入到测量回路中来检测。检测接地线中由于局放引起的脉冲电流,获得视在放电量。脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的一种检测方法,IEC-60270为IEC于2000年正式公布的局放测量标准。脉冲电流法通常被用于设备的型式试验以及其他离线测试中,其离线测量灵敏度高。脉冲电流法的问题在于以下几方面:其抗干扰能力差,无法有效应用于现场的在线监测;对于变压器类具有绕组结构的设备在标定时产生很大的误差;由于检测阻抗和放大器对测量的灵敏度、准确度、分辨率以及动态范围等都有影响,因此当试样的电容量较大,受耦合阻抗的限制,测试仪器的测量灵敏度受到一定限制;测量频率低、频带窄,包含的信息量少。

    超声波法。超声波法是通过检测开关柜局放产生的超声波信号来测量局放的大小和位置。超声传感器的频带约为70~150千赫兹(或300千赫兹),以避开现场噪声。由于超声波法受电气干扰小以及可以在线测量和定位,因而人们对超声波法的研究较深入。但目前该方法存在着很大的问题:目前的超声传感器灵敏度很低,无法在现场有效地测到信号;传感器的抗电磁干扰能力较差。因此,超声检测主要用于定地判断局放信号的有无,以及结合冲电流法或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。在设备的离线和在线检测中,它是主要的辅助测量手段。

    光测法。光测法利用局放产生的光辐射进行检测。各种放电发出的光波长不同,研究表明通常在500~700mm之间。在实验室利用光测法来分析局放特征及绝缘劣化等方面已经取得了很大进展,但是由于光测法设备复杂昂贵、灵敏度低,且需要被检测物质对光是透明的,因而在实际中无法应用。


开关柜局放实例

TEV测量局部放电原理


    当高压电气设备发生局部放电时,会产生出变化的电场。变化的电场激起磁场,而变化的磁场又会感应出电场。这样交变的电场与磁场相互激发并向外传播形成电磁波,这也是唯一能够通过开关设备内部缝隙到达开关柜外部的形式。这些缝隙可能是覆盖物的、或填充原料的、或者是其它的绝缘材料间的空隙。当这些电磁波在外扩散时,同时会冲击开关设备的金属外壳,并且会制造出一种暂态电压,通过设备的金属箱体外表面而传到地下去。这些电压脉冲是于1974 年由Dr John Reeves首先发现,并把它命名为Transient Earth Voltage暂态对地电压, 简称TEV。

    中低压电气设备的对地绝缘部分发生局部放电活动,则导电系统对接地金属壳之间就有少量电容性放电电量。放电电量很小,通常只有几兆分之一库仑。放电持续时间一般只有几个纳秒。因为电量等于电流乘以时间,若一次放电1000pC,持续10ns,则放电产生的脉冲电流为100mA。对于持续时间那么短的放电脉冲,被测设备就不能看作是个整体,而应看作是传输线。它的电气特性就由其分布电容和电感决定。当发生局部放电时,电磁波从放电点向外传播。电流大小与这些电磁波产生的电压有关,电压等于电流与路径阻抗的乘积。通过研究,单芯10kV电缆约为10Ω,35kV的金属外壳的母线室则大约70Ω。因此,持续10μs的100mA的弱电脉冲电流可产生和应持续时间的1~7V对地电压。电压脉冲在金属壳的内表面传播,最终从开口、接头、盖板等的缝隙处传出,然后沿着金属壳外表传到大地。

    因此,用电容性探测器就可检测到放电脉冲。中低压开关柜局部放电在线检测定位技术采用暂态对地电压的原理来对开关设备局部放电状况进行检测及定位,通过单只电容藕合式探测器在被检设备的接地金属外壳上进行探测。装置检测由于局部放电而引起的短暂电压脉冲,对检测到的每一次局部放电活动以数值显示并以声音的方式提示,可测出局部放电瞬时电压脉冲的幅度峰值。 

    监测示例说明(wmv格式,3.5MB)

整体解决方案
 
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