暂态对地电压局部放电开关柜检测方案

北京传动联普科技有限公司

目   录

一、高频局部放电检测概述、方案背景

1. 技术优势

2. 适用范围

二、 PDSeeker高频局部放电检测系统

1. 系统硬件

2. 系统工作原理

3. 系统组成

4. 系统特点及主要技术参数

4.1PDSeeker系统特点

4.2PDSeeker主要技术参数

4.3HFCT主要技术参数

三、 变压器检测位置

四、安全注意事项

五、检测案例

一、暂态对地电压局部放电检测概述

10kV、35kV高压开关柜成套设备是电力系统中非常重要的电气设备，其可靠运行直接关系到电力系统的电能质量以及供电可靠性。由于在开关柜的实际运行中出现的绝缘自然老化以及环境因素引起的绝缘加速老化的现象，会引发开关柜局部放电。开关柜局部放电开始的初期一般不会导致绝缘的贯通性击穿，但会造成电介质的局部损坏以及绝缘电介质的电气强度降低。因此局部放电对开关柜绝缘材料的破坏是个相对缓慢的发展过程，但随着绝缘材料以及电介质的损坏，会导致开关柜局部放电次数和放电量的增加，如此形成一个恶性循环。而局部放电现象的不断持续和发展，就会引起开关柜的绝缘损伤，如果任其发展最终会导致绝缘丧失介电性能，造成严重事故，破坏系统的安全稳定能力。

现今高压开关柜的检修主要是在停电状态下进行，实时在线监测手段应用比较少。由于各种原因，高压开关柜不能按照计划固定停电检修，开关柜的运行情况不能被实时掌握，监测工作的被动，因此存在安全隐患，严重威肋、电网的供电可靠性。因此对高压开关柜局部放电的研究和监测有着重要意义，不仅增加了电网的供电安全可靠性，同时也为智能电网的建设起到积极的促进作用。

我公司生产的超声波及暂态对地电压局放测试仪通过定期对设备的开关柜局部放电检测，掌握设备的运行情况，及时发现并处理设备的异常及缺陷，避免设备运行事故，保证电网安全运行。

技术优势

系统使用界面友好、操作简单：人机交互界面友好，易于掌握和操作，即使没有特别丰富的检测经验的检测人员同样也可以做到对试品局部放电信号的检测.

全新型数字化局放记录、储存、处理、识别系统。

宽带、高速、大容量采集系统。

对脉冲的变化速度比较敏感，比较适合介质内部放电。

传播过程衰减较小。

能够精确定位。

定期检测或永久监测电力设备的最佳选择。

模糊诊断和信号分离分类工能和统计处理。

数据库应用。

适用范围

暂态对地电压局部放电检测技术是一种检测电力设备内部绝缘缺陷的技术，广泛应用于开关柜、环网柜、电缆分支箱等配电设备的内部绝缘缺陷检测。但暂态对电压脉冲必须通过设备金属壳体间的间隙处由内表面传至外表面方可以被检测到，因此该检测技术不适用于金属外壳完全密封的电力设备。

放电模型模拟实验研究结果表明，暂态对地电压局部放电检测技术对尖端放电、电晕放电和绝缘子内部放电比较敏感，检测效果较好。而对沿面放电、绝缘子表面放电不敏感。因此在电力设备绝缘缺项检测时，暂态对地电压局部放电检测技术常与超声波局部放电检测技术结合。

二、PDSeeker超声波、暂态对地电压局部放电检测系统

系统硬件

PDSeeker超声波、暂态对地电压局部放电检测主机

图1-A PDSeeker主机

PDSeeker超声波、暂态对地电压局部放检测仪是高速超宽带采样及信号传输单元，放置在现场检测点。标准PDSeeker带有三个输入通道，可接收三相电缆接头或终端上的3个传感器信。PDSeeker还带有一个工频同步信号输入端，以提供局放的相位信息。采样单元的输出采用RJ45网口连接，通过网线接入集线器hub，集线器再连入光纤总线。

暂态对地电压传感器

图1-B 暂态对地电压传感器外观

本方案采用的暂态对地电压传感器为非触式超声波传感器，其检测带宽为3~100MHz。

电源子系统

用户在现场提供220V交流电源或5V直流电源。

通信子系统

用户在每个局部放电在线监测主机安装位置提供TCP/IP网络接口，在线监测所采集的数据通过本地光纤网络上传到变电站内局放服务器，在经由电力专网上传至数据集控平台。

系统工作原理

当开关设备发生局部放电现象，局放产生的电磁波信号会由金属柜体的内表面转移到外表面，且在金属柜体外表面产生 暂态地电压。 测量时，暂态地电压传感器紧密接触在开关柜金属柜体上面，裸露的金属柜体可看作平板电容器的一个极板，而暂态地电压传感器则可看作平板电容器的另一个极板，对于由金属柜体、 暂态地电压传感器构成的平板电容器来说，金属柜体表面出现的任何电荷变化均会在暂态地电压传感器的金属盘上感应出同样数 量的电荷变化，并形成一定的感应电信号。该信号输入到检测设 备内部并经检测阻抗转换为与放电强度成正比的高频电压信号。 经检测设备处理后，则可得到开关柜局部放电的放电强度、重复 率等特征参数。由于其检测原理为电容耦合式，所以检测时，TEV传感器 一定要与柜体紧密接触，才能够有效检测局放信号。

开关柜暂态地电压局部放电检测原理图

系统组成

PDSeeker超声波、暂态对地电压局部放检测系统主要由下列几部分组成：

1.局部放电检测设备PDSeeker：通过网络接口与测试电脑连接，将检测数据实时传给测试电脑。每个PDSeeker可以连接3个PD传感器。

2.暂态对地电压传感器：贴在开关柜柜体表面上，检测局放信号。

系统特点及主要技术参数

4.1PDSeeker系统特点                        

我公司自主研发的超声波及暂态对地电压局放测试仪达到世界先进水平，具有如下特点：

1、 检测频带：超声波测量：20-200kHz；

TEV：3～100MHz；

测量范围：-20～60dB/mV；

2、检测灵敏度：超声波测量：1 pC、TEV：1dB；

3、测量范围：放大器的动态范围为70dB；局放测量0.1mV-5000mV；

4、相位同步方式：既可内同步，也可外同步；

5、测量通道：三通道（可选择不同传感器接入）；

6、测量方式：连续多点测量，对一个柜体采用9个测量点，根据信号的强弱分布实现分析；

7、系统抗干扰性：系统有良好的电磁兼容性、绝缘性能、抗干扰性、抗腐蚀性等。利用软件滤波选频可选择干扰最小的频带进行测量；

8、测量及显示参数：局部放电信号（单位mV、pC），放电相位，测量放电信号的幅值、相位、放电频次等基本的局部放电表征参数；

9、局部放电波形及图谱显示：信号的时域波形以及PRPD谱图；

10、具备大容量存储功能，结合软件进行局部放电类型的判别，根据局部放电的特征值，给出存在局部放电的可能性；

11、备相位同步分析功能，有放电图谱显示功能，能够定量分析有无局部放电并显示、判断放电强弱，要求能够对局部放电点进行定位，定位精度高于50cm。

4.2超声波传感器主要技术参数

三、开关柜检测步骤

有条件情况下，关闭开关室内照明及通风设备，以避免对检测工作造成干扰。

检查仪器完整性，按照仪器说明书连接检测仪器各部件，将检测仪器开机。

开机后，运行检测软件，检查界面显示、模式切换是否正常稳定。

进行仪器自检，确认暂态地电压传感器和检测通道工作正常。

若具备该功能，设置变电站名称、开关柜名称、检测位置并做好标注。

测试环境（空气和金属）中的背景值。一般情况下，测试金属背景值时可选择开关室内远离开关柜的金属门窗；测试空气背景时，可在开关室内远离开关柜的位置，放置一块20×20cm的金属板，将传感器贴紧金属板进行测试。

每面开关柜的前面和后面均应设置测试点，具备条件时（例如一排开关柜的第一面和最后一

面），在侧面设置测试点，检测位置可参考图。

暂态地电压局部放电检测推荐检测位置

确认洁净后，施加适当压力将暂态地电压传感器紧贴于金属壳体外表面，检测时传感器应与开关柜壳体保持相对静止，人体不能接触暂态地电压传感器，应尽可能保持每次检测点的位置一致，以便于进行比较分析。

在显示界面观察检测到的信号，待读数稳定后，如果发现信号无异常，幅值较低，则记录数据，继续下一点检测。

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，记录异常信号和检测位置。

出具检测报告，对于存在异常的开关柜隔室，应附检测图片和缺陷分析。

四、安全注意事项

应严格执行国家电网公司《电力安全工作规程(变电部分)》的相关要求；

应确保操作人员及测试仪器与电力设备的带电部位保持足够的安全距离；

应避开设备防爆口或压力释放口；

测试中，电力设备的金属外壳应接地良好；

在使用传感器进行检测时，应戴绝缘手套，避免手部直接接触传感器金属部件。

应在良好的天气下进行，如遇雷、雨、雪、雾不得进行该项工作，风力大于5级时，不宜进行该项工作。

行走中注意脚下，防止踩踏设备管道、二次线缆；

防止传感器坠落而误碰设备；

保证被测设备绝缘良好，防止低压触电；

五、暂态地电压局部放电检测数据分析方法

纵向分析法

对同一开关柜不同时间的暂态地电压测试结果进行比较，从而判断开关柜的运行状况。需要电力工作人员周期性地对开关室内开关柜进行检测，并将每次检测的结果存档备份，以便于分析。

横向分析法

对同一个开关室内同类开关柜的暂态地电压测试结果进行比较，从而判断开关柜的运行状况。当某一开关柜个体测试结果大于其它同类开关柜的测试结果和环境背景值时，推断该设备有存在缺陷的可能。

故障定位

定位技术主要根据暂态地电压信号到达传感器的时间来确定放电活动的位置，先被触发的传感器表明其距离放电点位置较近。

首先在开关柜的横向进行定位，当两个传感器同时触发时，说明放电位置在两个传感器的中线上。同理，在开关柜的纵向进行定位，同样确定一根中线，两根中线的交点，就是局部放电的具体位置。在检测过程中需要注意以下几点：

两个传感器触发不稳定。出现这种情况的原因之一是信号到达两个传感器的时间相差很小，超过了定位仪器的分辨率。也可能是由于两个传感器与放电点的距离大致相等造成的，可略微移动其中一个传感器，使得定位仪器能够分辨出哪个传感器先被触发。

离测量位置较远处存在强烈的放电活动。由于信号高频分量的衰减，信号经过较长距离的传输后波形前沿发生畸变，且因为信号不同频率分量传播的速度略微不同，造成波形前沿进一步畸变，影响定位仪器判断。此外，强烈的噪声干扰也会导致定位仪器判断不稳定。