电气基础学习资料合集-高压开关柜培训高压开关柜局部放电检测技术

1、目录目录一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术三、高压开关柜局放数据的分析三、高压开关柜局放数据的分析四、测试仪器介绍四、测试仪器介绍五、现场测试五、现场测试六、结束语六、结束语高压开关柜是城市配电网中高压开关柜是城市配电网中重要基础设施，其运行的重要基础设施，其运行的稳定性直接影响到城市经稳定性直接影响到城市经济的发展济的发展,人民生活水平质人民生活水平质量的提高。量的提高。因此，开关柜因此，开关柜设备的可靠性直接决定了设备的可靠性直接决定了用户供电的可靠性。用户供电的可靠性。一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征状态检修是提高供电设备可靠状态检修是提高供电设备可靠性的重要技术手段。但是，性的重要技术手段。但是，开开关柜不可能采取像高压变压器、关柜不可能采取像高压变压器、GIS设备那样的在线监测技术路设备那样的在线监测技术路线，实现全面、实时的在线监线，实现全面、实时的在线监测。测。高压开关柜数量众多高压开关柜数量众多;开关柜的设备造价低开关柜的设备造价低;

2、监测设备的成本很高监测设备的成本很高;一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征开关柜设备故障已经导致严重后果开关柜设备故障已经导致严重后果u 开关柜爆炸导致供电中断，影响电网供电可靠性开关柜爆炸导致供电中断，影响电网供电可靠性;u 引发火灾事故，造成重大经济损失；引发火灾事故，造成重大经济损失；一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征一、一、GIS局部放电检测背景局部放电检测背景开关柜究竟有哪些开关柜究竟有哪些类型的故障？型的故障？开关柜的主要故障开关柜的主要故障形式又是什么？形式又是什么？一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征开关柜的故障类型及统计结果开关柜的故障类型及统计结果u 拒动故障，主要是机构等机械原因拒动故障，主要是机构等机械原因;u 误动故障，主要是二次控制回路原因误动故障，主要是二次控制回路原因;u 绝缘故障，主要是缺陷、爬电、闪络等；绝缘故障，主要是缺陷、爬电、闪络等；u 开断与关合故障，多种原因；开断与关合故障，多种原因；u 载流故障，主要是接触不良、插件偏心；载流故障，主要是接触不良、插件偏

3、心；u 外力或其它故障，如加工工艺不良等；外力或其它故障，如加工工艺不良等；一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征根据中国电科院开关设备故障统根据中国电科院开关设备故障统 计结果分析得出，不含计结果分析得出，不含40.5kV40.5kV以上以上绝缘与载流故障约占绝缘与载流故障约占303040%40%！1989 1989 19971997开关柜故障统计结果开关柜故障统计结果19921992年年20022002年广东电网开关设备故障统计结果年广东电网开关设备故障统计结果一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征绝缘与载流故障约占绝缘与载流故障约占6666！一、高压开关柜的故障特征一、高压开关柜的故障特征绝缘与与载流故障都是与放流故障都是与放电现象密切有关的！象密切有关的！绝缘与与载流故障比率流故障比率约在在3050之之间！对中中压开关开关设备实施放施放电检测可可显著减少故障概率！著减少故障概率！二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术局部放电定义局部放电定义 电力设备绝缘中部分被击穿的电气放电，可以发电力设

4、备绝缘中部分被击穿的电气放电，可以发生在导体附近，也可以发生在其他地方生在导体附近，也可以发生在其他地方 内部局部放电：发生在绝缘体内部的放电内部局部放电：发生在绝缘体内部的放电 表面局部放电：发生在绝缘体表面的放电表面局部放电：发生在绝缘体表面的放电 电晕电晕：发生在被气体包围的导体附件的放电：发生在被气体包围的导体附件的放电二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术检测局部放电的意义检测局部放电的意义1 常规的非耐压和耐压试验难以发现局部放电常规的非耐压和耐压试验难以发现局部放电这类绝缘缺陷这类绝缘缺陷2 局部放电将导致电力设备绝缘的劣化和缺陷局部放电将导致电力设备绝缘的劣化和缺陷的恶性循环，严重时甚至会导致绝缘事故的恶性循环，严重时甚至会导致绝缘事故 3 检测局部放电可以避免电力设备在运行中发检测局部放电可以避免电力设备在运行中发生突发性绝缘损坏事故生突发性绝缘损坏事故 二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术 局部放电既是征兆，也是造成绝缘劣局部放电既是征兆，也是造成绝缘劣化的重要原因。化的重要原因。局部放电检测和监测是实现状态监测的局部放

5、电检测和监测是实现状态监测的重要技术手段。重要技术手段。导致设备局部放电的因素导致设备局部放电的因素n运行状态的影响运行状态的影响 运行过电压；运行过电压；雷电波冲击；雷电波冲击；谐波畸变谐波畸变；n设备本身的原因设备本身的原因 绝缘材料不均匀；绝缘材料不均匀；内部存在空洞和杂质；内部存在空洞和杂质；导体表面存在凸出部；导体表面存在凸出部；绝缘强度的不足；绝缘强度的不足；n环境因素的影响：环境因素的影响：潮湿、过热。潮湿、过热。二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术局部放电的伴生现象局部放电的伴生现象 电磁波的发射：电磁波的发射：HFVHFUHFSHF；声音信号：声音信号：可闻噪声超声波；可闻噪声超声波；气体生成物：气体生成物：氮化物、碳化物、氟化物；氮化物、碳化物、氟化物；光：光：红外、紫外；红外、紫外；发热：发热：红外；红外；电流行波：电流行波：高频脉冲电流。高频脉冲电流。二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术局部放电的电量测量法局部放电的电量测量法名称检测手段检测对象使用条件备注脉冲电流法检测阻抗变压器、电缆、GIS、套管等离线IEC6

6、0270泄漏或介损HFCT、电容耦合器绝缘子、套管等容性设备在线离线可校准射频检测法HFCT、射频天线、电容耦合变压器、电缆、GIS、开关柜、发电机离线在线可校准*超高频法超高频天线变压器、电缆、GIS、发电机离线在线无法校准二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术局部放电的非电量测量法局部放电的非电量测量法名称检测手段检测对象使用条件备注声测法超声波传感器、麦克风变压器、电缆、GIS套管、开关柜在线离线超声波检测法光测法光纤传感器变压器、GIS离线在线化学检测法气体传感器变压器、GIS离线在线DGA法SF6分解物二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放检测实用技术开关柜局放检测实用技术n 电磁测量法；电磁测量法；n 声音测量法；声音测量法；n 气体测量法；气体测量法；n 光测量法；光测量法；n 热测量法；热测量法；n 脉冲电流法；脉冲电流法；二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的电磁测量法开关柜局放的电磁测量法(1)(1)n局部放电发生时，放电点产生高频电流波，局部放电发生时，放电点产生高频电流波，并

7、向两个方向传播；并向两个方向传播；n受集肤效应的影响，电流波仅集中在金属柜受集肤效应的影响，电流波仅集中在金属柜体内表面传播，而不会直接穿透；体内表面传播，而不会直接穿透；n在金属断开或绝缘连接处，电流波转移至外在金属断开或绝缘连接处，电流波转移至外表面，并以电磁波形式进入自由空间；表面，并以电磁波形式进入自由空间；n电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压地电压(Transient Earth Voltage)(Transient Earth Voltage)。二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的电磁测量法开关柜局放的电磁测量法(2)(2)n 暂态对地电压可用暂态对地电压可用TEVTEV传感器进行测量，其传感器进行测量，其幅值与放电量和传播途径的衰减程度有关；幅值与放电量和传播途径的衰减程度有关；n 衰减量主要取决于放电点位置、设备的内部衰减量主要取决于放电点位置、设备的内部结构以及开口大小有关，如垫圈的厚度。结构以及开口大小有关，如垫圈的厚度。n 利用装设在金属柜体外表面上的两个利用装设在金属柜体外表面上

8、的两个TEVTEV传传感器所测量的信号到达时差，可以实现粗略感器所测量的信号到达时差，可以实现粗略的局部放电定位。的局部放电定位。二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的电磁测量法开关柜局放的电磁测量法(3)(3)n 暂态对地电压传感器类似于暂态对地电压传感器类似于RFRF耦合电容器；耦合电容器；n 开关柜壳体上暂态对地电压的变化会在传感器开关柜壳体上暂态对地电压的变化会在传感器的金属极板上感应出高频电流，感应电流的大的金属极板上感应出高频电流，感应电流的大小与放电脉冲的前沿陡峭程度有关；小与放电脉冲的前沿陡峭程度有关；n 对传感器输出的高频电流进行处理，可以间接对传感器输出的高频电流进行处理，可以间接获得局部放电的强度和频度。获得局部放电的强度和频度。二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的声音测量法开关柜局放的声音测量法(1)(1)n 局部放电前，放电点周围的电场应力、介质局部放电前，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。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，局部放

9、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；子力失去平衡状态而产生振荡变化过程；n 机械应力与粒子力的快速振荡，导致放电点机械应力与粒子力的快速振荡，导致放电点周围介质的振动现象，从而产生声波信号；周围介质的振动现象，从而产生声波信号；二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的声音测量法开关柜局放的声音测量法(2)(2)n 放电强度的大小决定了电场应力、机械应放电强度的大小决定了电场应力、机械应力和粒子力的振荡幅度，直接决定了振动力和粒子力的振荡幅度，直接决定了振动的程度和声波的相度；的程度和声波的相度；n 对于同种程度的放电，振动幅度与介质的对于同种程度的放电，振动幅度与介质的弹性系数有关，固体与液体振动小，气体弹性系数有关，固体与液体振动小，气体振动大；振动大；n 振动和声波的传播过程是有损耗的，传播振动和声波的传播过程是有损耗的，传播途径的差异导致超声波响度与放电强度之途径的差异导致超声波响度与放电强度之间复杂的比例关系；间复杂的比例关系；二、高压开

10、关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术开关柜局放的声音测量法(3)n 电缆绝缘的内部放电导致的振动电缆绝缘的内部放电导致的振动幅度较小，难以采用超声波方法幅度较小，难以采用超声波方法测量；测量；n 绝缘子、母排导致的表面放电导绝缘子、母排导致的表面放电导致的振动幅值较大，方便使用超致的振动幅值较大，方便使用超声波方法进行测量；声波方法进行测量；二、高压开关柜局放实用检测技术二、高压开关柜局放实用检测技术电磁测量与声音测量的对比电磁测量与声音测量的对比电磁测量法电磁测量法 对脉冲的变化速度比较敏对脉冲的变化速度比较敏 感，感，比较适合介质内部放电；比较适合介质内部放电；对放电频谱较低的套管、终对放电频谱较低的套管、终端、绝缘子表面放电不敏感；端、绝缘子表面放电不敏感；易受外界电磁干扰的影响；易受外界电磁干扰的影响；能够精确定位，但分辨率不能够精确定位，但分辨率不高，主要是设备精度限制；高，主要是设备精度限制；传播过程衰减较小；传播过程衰减较小；声音测量法声音测量法 对介质类型比较敏感，适合检对介质类型比较敏感，适合检测空气介质放电；测空气介质放电；比较适合检测套管、终端、绝比

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