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配网设备局部放电监测 前 言绝缘性故障占高压开关柜发生故障的大多数，而局部放电又是开关柜发生绝缘故障的主要原因通过对高压开关柜局部放电进行监测，可以准确对绝缘故障进行合理预判，为制定检修策略提供了判断依据，对于保证开关设备安全可靠运行、提高供电可靠性、减少检修成本有着重要意义，能够有效提升供电水平和企业效益当前对开关柜的巡检方式还主要依靠人工辨识设备的声音、外观和气味，无法准确得评估出设备的绝缘状况而局部放电通过长期监测开关柜绝缘状况并实时分析局部放电特征量的未来变化走势，随时掌握开关柜工作状况，一旦发现放电量显著增大，可以确认开关柜设备发生了绝缘故障，需要进行停电维修，为设备检修提供了检修决策，同时还避免了以往周期性试验的盲目性，减少了人力成本，因此局部放电监测在今后将成为开关柜绝缘监测与故障诊断技术的重要研究方向由于局部放电幅值和绝缘老化状态存在着相关性，利用局部放电来表征开关柜绝缘状态广泛被认可，基于局部放电的开关柜绝缘故障监测和故障诊断方法也相继被提出，成为近年来的一大热点摘 要新世纪以来，随着我国电网规模的发展和电网技术的提高，客户和社会不断提高对供电可靠性和电能质量的要求。

高压开关柜成套设备广泛应用于电力系统中，是配电网非常重要的电气设备之一开关柜内的绝缘缺陷或劣化、接触不良等都可能造成严重事故，影响系统的安全稳定运行随着配电网全面升级改造和配网设备状态检修工作的全面展开，开关柜作为配电网的重要组成部分，它的安全稳定运行关系到电力系统的稳定性对开关柜的运行状态进行监测，可以减少人力检修成本，对提高供电可靠性和自动化程度都有重要意义针对于此，对于该课题进行相关的研究是至关重要的关键词：配网设备；局部放电；监测目 录前 言 1摘 要 2第1章 配网设备局部放电监测 51.1 任务描述 51.2 任务要求 5第2章 信息咨询 62.1 主要配网设备 62.2 局部放电的原因及危害 62.3局部放电的类型 72.4配网设备局部放电监测类别 82.4.1例行试验 82.4.2监测 82.4.3带电检测 82.4.4红外测温 9第3章 制定配网设备局部放电监测工作计划 103.1设计进度计划 103.3所需要准备工具 103.4计划实施步骤 103.5配网设备局部放电检测流程 113.6注意事项 11第4章 实施配网设备局部放电监测工作计划 134.1前期准备 134.2 配网设备局部放电监测仪器 134.3配网设备局部放电监测流程 154.4局部放电定位的判断 16第5章 过程检测与控制 195.1检测结果分析 195.2检测周期 205.3数据异常策略 205.4数据管理 20第6章 技术总结 22致 谢 23参考文献 242第1章 配网设备局部放电监测1.1 任务描述开关柜作为电力系统配电网中的重要设备之一，它的安全稳定直接影响着系统的可靠运行。

开关柜的绝缘劣化、缺陷或接触不良等都可能引发电力系统故障，因此对开关柜运行状况进行监测，对于提高供电可靠性和配电网自动化程度都有着重要意义局部放电试验是配电设备绝缘试验中的非破坏性试验，配网设备不需要停电即可通过局部放电试验检测出绝缘中是否存在的局部缺陷1.2任务要求本次设计的主要人物为：信息咨询；制定配网设备局部放电监测工作计划；实施配网设备局部放电监测工作计划等等1） 局部放电的具体原因分析2） 对于配电设备局部放电的危害进行分析3） 制定配电设备局部放电监测的方案4） 对于配电设备局部放电监测的方案的结果进行总结和分析第2章 信息咨询2.1 主要配网设备10KV以下配电网设备包括：变压器、开关设备、母线、绝缘子、避雷器、电容器、互感器、熔断器、电抗器配电网是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络配电变电站一般分为配电室和柱上变电器两种，配电室中安装的电气设备除配电变压器外，还有3~10kV高压和0.4kV低压配电装置[1]高压配电装置通常采用定型的高压开关柜，其中分别装有断路器、隔离开关、互感器和避雷器等高压设备。

低压配电装置通常采用多种低压配电屏和动力配电箱，其中分别装有隔离开关、熔断器、低压断路器、互感器和计量表计等低压电器在负载率较大的特大型城市，220kV电网也有配电功能按供电区的功能来分类：（1）可分为城市配电网，农村配电网和工厂配电网等在城市电网系统中，主网是指110kV及其以上电压等级的电网，主要起连接区域高压（220kV及以上）电网的作用配电网是指35kV及其以下电压等级的电网，作用是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源配电网一般采用闭环设计、开环运行,其结构呈辐射状配电线的线径比输电线的小，导致配电网的R/X较大由于配电线路的R/X较大，使得在输电网中常用的这些算法在配电网的潮流计算中其收敛性难以保证2.2局部放电的原因及危害所谓“局部放电”是指在电场作用下，绝缘系统中只有部分区域发生放电而并没有形成贯穿性放电通道的一种放电产生局部放电的主要原因是电介质不均匀时，绝缘体各区域承受的电场强度不均匀，在某些区域电场强度达到击穿场强而发生放电，而其它区域仍然保持绝缘的特性大型电气设备的绝缘结构比较复杂，使用的材料多种多样，整个绝缘系统电场分布很不均匀由于设计或制造工艺上不尽完善使绝缘系统中含有气隙，或是在长期运行过程中绝缘受潮，水分在电场作用下发生分解产生气体而形成气泡。

因为空气的介电常数比绝缘材料的介电常数小，即使绝缘材料在不太高的电场作用下，气隙气泡部位的场强也会很高，当场强达到一定值后就会发生局部放电另外绝缘内部存在缺陷或混入各种杂质，或者在绝缘结构中存在某些电气连接不良，都会使局部电场集中，在电场集中的地方就有可能发生固体绝缘表面放电和悬浮电位放电局部放电对绝缘结构起着一种侵蚀作用，它对绝缘的破坏机理有以下几个方面：①带电粒子(电子、离子等)冲击绝缘，破坏其分子结构，如纤维碎裂，因而绝缘受到损伤;②由于带电离子的撞击作用，使该绝缘出现局部温度升高，从而易引起绝缘的过热，严重时就会出现碳化;③局部放电产生的臭氧(O3)及氮的氧化物(NO、NO2)会侵蚀绝缘，当遇有水分则产生硝酸，对绝缘的侵蚀更为剧烈;④在局部放电时，油因电解及电极的肖特基辐射效应使油分解，加上油中原来存在些杂质，故易使纸层处凝集着因聚合作用生成的油泥(多在匝绝缘或其他绝缘的油楔处)，油泥生成将使绝缘的介质损伤角tgδ激增，散热能力降低，甚至导致热击穿的可能性局部放电的持续发展会使绝缘的劣化损伤逐步扩大，最终使绝缘正常寿命缩短、短时绝缘强度降低，甚至可能使整个绝缘击穿2.3局部放电的类型从局部放电发生的位置、放电过程和现象来看，局部放电可以分为三种类型：内部放电、表面放电和电晕放电。

1)内部放电造成内部局部放电的常见原因是固体绝缘体内部存在气隙或液体绝缘内部存在气泡绝缘内部气隙发生放电的机理随气压和电极系统的变化而异，从放电过程而论，可分为电子碰撞电离放电和流注放电两类;在放电形式上可分为脉冲型(火花型)放电和非脉冲型(辉光型)放电两种基本形式一般情况下，局部放电都属于脉冲型放电，可以在外加工频电压的一定相位上观察到单个分离的放电脉冲在理论上，内部放电的放电图形在工频正、负半波是对称的，但由于气隙或气泡周围绝缘材料的绝缘电阻并非理想情况下的无穷大，同时由于在放电中可能发生沿气隙或气泡壁表面放电等原因，实际的正、负工频周期放电图形是不完全对称的，而且与电极系统的形式有很大的关系：电极系统结构越对称，正、负工频周期放电图形就越对称2)表面放电在电气设备的高电压端，由于电场集中，沿面放电场强又比较低，往往会产生表面局部放电;绝缘体表面放电的过程及机理与绝缘内部气隙或气泡放电的过程及机理相似，不同的是放电空间一端是绝缘介质，另一端是电极如果电极系统是不对称的，发生在工频正、负半波的放电图形也是不对称的当放电的一端是高压电极，不放电的电极接地时，正半周放电量大而次数少，负半周放电次数多而放电量小。

如果电极系统相反，则放电图形也相反3)电晕放电电晕放电通常发生在高压导体周围完全是气体的情况下由于气体中的分子自由移动，放电产生的带电质点不会固定在空间某一位置上对于针-板电极系统，针尖附近场强最高而发生放电，由于负极性时容易发射电子，同时正离子撞击阴极发生二次电子发射，使得放电在负极性时最先出现当外加电压较低时，电晕放电脉冲出现在外加电压负半周90°相位附近，并几乎对称于90°;当电压升高时，正半周会出现少量幅值大而数量少的放电脉冲以上是三种最基本的局部放电形式此外，绝缘体中存在水珠、导电杂质、电气设备内部存在悬浮电位体也会引起局部放电;液体绝缘内部也可能出现固体表面局部放电和电晕放电2.4配网设备局部放电监测类别2.4.1例行试验其主要是对配网设备进行试验，通过试验发现设备存在的缺陷及隐患，以此防止出现设备损坏及故障扩大现象2.4.2监测监测就是利用传感器、计算机等技术对配网设备工况进行实时检测，通过对收集的信息进行分析，实现设备实时监测和诊断2.4.3带电检测带电测试是不停电检查配网设备缺陷的重要技术之一，目前应用中对电气设备进行测试的项目比较多，如SF6气体成分检测、超声波局部放电检测、油中溶解气体组分检测等。

2.4.4红外测温当遇到难以检测的故障时，可以利用红外测温技术，其主要是利用红外辐射原理对电气设备中的稳定变化进行测试，我们知道当变电设备出现故障时，该部位的温度就上升，进而可以利用红外技术对其进行测量，如果某部位温度过高，就表明其存在故障第3章 制定配网设备局部放电监测工作计划3.1设计进度计划第一步：对开关柜局部放电情况进行调查、分析第二步：制定开关柜局部放电监测方案第三步：对于开关柜局部放电监测进行人员分工第四步：开关柜局部放电监测结果数据进行统计和分析3.2设计任务划分（1） 对于开关柜局部放电情况进行调查，分析开光柜设备放电的原因2） 制定开关柜局部放电监测方案3） 实施开关柜局部放电监测方案3.3所需要准备工具局部放电监测系统、电脑一台、试电笔、统计表3.4计划实施步骤（1）配网设备局部放电检测流程如下所示：1）测试环境温度、湿度；使用多功能局放检测仪（PDSAir）多点测试环境噪音；2）使用TEV模式对高压室内所有高压配网设备进行TEV信号普测，记录局部放电幅值（dB）；3）使用超声波模式对配网设备内所有运行的高压配网设备进行超声波信号普测，并记录超声信号幅值（dB）；4）对于普测放电值较大的配网设备，需要使用HVPDLongshot提取波形、相位图、上升沿、下降沿时间来进一步分析并定位；5）精确定位，确定配网设备放电位置与局部放电量。

2）对配网设备开展局部放电检测时，首先使用非接触式超声波检测法和暂态地电波检测法对站内所有开关柜进行局部放电监测当发现异常信号时，综合其他检测方法及局放精确定位对存在异常信号的设备进行诊断性测量，判断局部放电类型及危险程度1）对被测设备从前、后、左、右四个方向进行检测2）记录被测设备编号3）针对异常设备，需要对设备全貌、整体区域、缺陷点各拍一张照片4）对设备进行拍照时，必须记录清楚设备名称、部位，以便编写检。