高压开关柜局部放电检测技术培训_精品文档.pptx

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高压开关柜高压开关柜局部放电检测技术局部放电检测技术概述概述u高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。

高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。

u开关柜的运行状态对电力系统供电可靠性具有重大影响。

开关柜的运行状态对电力系统供电可靠性具有重大影响。

u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。

u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。

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。

u局部放电检测是反映开关柜绝缘状况的有效手段，检测局部放电可以避免电力设备在运行局部放电检测是反映开关柜绝缘状况的有效手段，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。

中发生突发性绝缘损坏事故。

u高压开关柜的局放检测与故障诊断，是实现设备预知性维修的前提，是保证设备安全可靠高压开关柜的局放检测与故障诊断，是实现设备预知性维修的前提，是保证设备安全可靠运行的关键。

运行的关键。

高压开关柜简介1开关柜故障介绍2暂态地电压检测技术3超声波检测技术4仪器介绍及使用方法5目录目录01高压开关柜简介高压开关柜简介开关柜定义01u高压开关柜是用于电力系统的成套电气设备，高压开关柜是用于电力系统的成套电气设备，用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起开合、控制或保护等作用。

消耗中起开合、控制或保护等作用。

u开关柜具有架空进出线、电缆进出线、母线联开关柜具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能。

主要适用于发电厂、变电站、石油络等功能。

主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场所。

小区、高层建筑等各种不同场所。

u高压开关柜须具备完善的高压开关柜须具备完善的“五防五防”功能，即防功能，即防止带负荷合闸、防止带接地线合闸、防止误入止带负荷合闸、防止带接地线合闸、防止误入带电间隔、防止带电合接地线、防止带负荷拉带电间隔、防止带电合接地线、防止带负荷拉刀闸。

刀闸。

开关柜组成02开关柜的生产、制造、试验都应满开关柜的生产、制造、试验都应满GB3906-GB3906-200620063.6kV40.53.6kV40.5交流金属封闭开关设备和控制设备交流金属封闭开关设备和控制设备的有关要求，由柜体和断路器二大部分组成，柜体的有关要求，由柜体和断路器二大部分组成，柜体由壳体、电气元件由壳体、电气元件（包括绝缘件包括绝缘件）、各种机构、二次端、各种机构、二次端子及连线等组成。

子及连线等组成。

柜内常用一次电气元件柜内常用一次电气元件（主回路设备主回路设备）常见的有如常见的有如下设备：

电流互感器、电压互感器、接地开关、避雷下设备：

电流互感器、电压互感器、接地开关、避雷器、隔离开关、断路器、接触器、高压熔断器、变压器、隔离开关、断路器、接触器、高压熔断器、变压器、带电显示器、穿墙套管、绝缘子、主母线和分支器、带电显示器、穿墙套管、绝缘子、主母线和分支母线等。

二次元件主要有继电器，电度表，电流表，母线等。

二次元件主要有继电器，电度表，电流表，电压表，功率表，功率因数表，频率表，熔断器，空电压表，功率表，功率因数表，频率表，熔断器，空气开关，转换开关，信号灯，电阻，按钮，微机综合气开关，转换开关，信号灯，电阻，按钮，微机综合保护装置等。

保护装置等。

开关柜分类03开关柜按照不同的回路方案或不同开关柜按照不同的回路方案或不同的功能进行划分，一般分为进线柜、的功能进行划分，一般分为进线柜、出线柜、出线柜、TVTV柜、计量柜、分段联络柜、计量柜、分段联络柜、站用变柜、电容器柜等，不同柜、站用变柜、电容器柜等，不同回路的开关柜内部一次电气元件也回路的开关柜内部一次电气元件也不同。

不同。

02开关柜故障介绍开关柜故障介绍开关柜主要故障类型01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；19891997开关柜故障统计结果绝缘与载流故障约占绝缘与载流故障约占303040%40%！

根根据中国电科院开关设备故障统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）：

开关柜故障类型01u1992年2012年广东电网开关设备故障统计结果绝缘与载流故障约占绝缘与载流故障约占6666！

绝缘与载流故障都是与放电现象绝缘与载流故障都是与放电现象密切有关的！

密切有关的！

对中压开关设备实施放电检测可对中压开关设备实施放电检测可显著减少故障概率！

显著减少故障概率！

开关柜局部放电02局部放电定义电力设备绝缘中部分被击穿的电气放电，可以发生在导体附近，也可以发生电力设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在其他地方。

u内部放电在绝缘介质内部或介质与电极之间的气隙放电，属于内部局部放电。

在绝缘介质内部或介质与电极之间的气隙放电，属于内部局部放电。

内部放电的产生放电脉冲一般发生在电源周期的第一和第三相限，且两个相位段的放内部放电的产生放电脉冲一般发生在电源周期的第一和第三相限，且两个相位段的放电特征比较对称。

电特征比较对称。

u表面放电在电场中介质有一平行于表面的场强分量，当其这个分量达到击穿场强时，在电场中介质有一平行于表面的场强分量，当其这个分量达到击穿场强时，则可能出现表面放电。

这种情况可能出现在套管法兰处、电缆终端部，也可能出现在则可能出现表面放电。

这种情况可能出现在套管法兰处、电缆终端部，也可能出现在导体和介质弯角表面处。

导体和介质弯角表面处。

开关柜局部放电02u电晕放电电晕放电是在电气设备电场极不均匀的情况下，导体表面附近的电场强度达电晕放电是在电气设备电场极不均匀的情况下，导体表面附近的电场强度达到气体的击穿场强时所发生的放电。

如果高压导体存在着尖端电晕放电，其放电脉冲到气体的击穿场强时所发生的放电。

如果高压导体存在着尖端电晕放电，其放电脉冲一般快速连续地出现在电源的负半周峰值附近，反之如果放电脉冲发生在高压电源的一般快速连续地出现在电源的负半周峰值附近，反之如果放电脉冲发生在高压电源的正半周峰值附近，那么可能是由接地端的尖端突起造成的电晕放电。

正半周峰值附近，那么可能是由接地端的尖端突起造成的电晕放电。

u悬浮放电悬浮电位放电是指高压设备中某个导体部件存在结构设计缺陷，或者其它原悬浮电位放电是指高压设备中某个导体部件存在结构设计缺陷，或者其它原因导致接触不良断开，最终造成该部件位于高压电极与低压电极之间并根据其位置的因导致接触不良断开，最终造成该部件位于高压电极与低压电极之间并根据其位置的阻抗比获得分压发生放电。

一般在电气设备内高电位的金属部件或者处于地电位的金阻抗比获得分压发生放电。

一般在电气设备内高电位的金属部件或者处于地电位的金属部件上容易发生悬浮电位放电。

属部件上容易发生悬浮电位放电。

开关柜局部放电02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：

潮湿、过热环境因素的影响：

潮湿、过热03暂态地电压局放检测技术暂态地电压局放检测技术TEV局放检测技术原理01局部放电的伴生现象电磁波的发射：

电磁波的发射：

HFHFVHFVHFUHFUHFSHFSHF；声音信号：

可闻噪声超声波；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；气体生成物：

氮化物、碳化物、氟化物；光：

红外、紫外；光：

红外、紫外；发热：

红外；发热：

红外；电流行波：

高频脉冲电流。

电流行波：

高频脉冲电流。

TEV局放检测技术原理01n局部放电发生时，带电粒子会快速地由局部放电发生时，带电粒子会快速地由带电体向接地的非带电体快速迁移，如带电体向接地的非带电体快速迁移，如配电设备的柜体放电点产生高频电流波，配电设备的柜体放电点产生高频电流波，并在非带电体上产生高频电流行波，且并在非带电体上产生高频电流行波，且以光速向各个方向快速传播；以光速向各个方向快速传播；n受集肤效应的影响，电流波仅集中在金受集肤效应的影响，电流波仅集中在金属柜体内表面传播，而不会直接穿透；属柜体内表面传播，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至外表面，并以电磁波形式进入自由空间；间；TEV局放检测技术原理01n电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压（TransientEarthVoltage）（TransientEarthVoltage）；n该电压可用专门设计的暂态地电压传感器进行检测；该电压可用专门设计的暂态地电压传感器进行检测；n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，感应电流的大小与放电脉冲的前沿陡峭程度有关；的大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，可以间接获得局部放电的强度和频度；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；n暂态地电压不仅与局部放电量有关，还会受到放电位置、传播途径以及箱体内部结构和暂态地电压不仅与局部放电量有关，还会受到放电位置、传播途径以及箱体内部结构和金属断口大小的影响；金属断口大小的影响；n因此，暂态地电压信号的强弱虽与局部放电量呈正比，但比例关系却复杂、多变且难以因此，暂态地电压信号的强弱虽与局部放电量呈正比，但比例关系却复杂、多变且难以预见，也就无法根据暂态地电压信号的测量结果定量推算出局部放电量的多少。

预见，也就无法根据暂态地电压信号的测量结果定量推算出局部放电量的多少。

TEV局放检测流程02n首先，开关柜放电部件封闭于金属壳体内，首先，开关柜放电部件封闭于金属壳体内，检测设备的传感器难以深入开关设备内部，检测设备的传感器难以深入开关设备内部，因此检测过程难以排除环境电磁噪声的影响。

因此检测过程难以排除环境电磁噪声的影响。

n其次，开关柜及其部件主要采用空气绝缘或其次，开关柜及其部件主要采用空气绝缘或环氧树脂固体绝缘，绝缘强度较弱，电磁放环氧树脂固体绝缘，绝缘强度较弱，电磁放电的频谱较低，基本上与环境电磁噪声的频电的频谱较低，基本上与环境电磁噪声的频带重合。

带重合。

n因此，高压开关柜的暂态地电压检测必须遵因此，高压开关柜的暂态地电压检测必须遵循一定的程序，才能得出准确的结论。

循一定的程序，才能得出准确的结论。

n开关柜局部放电现场检测的基本流程图TEV局放检测流程02n暂态地电压检测之前，必须采取措施首先检测现场的背景噪声并做好记录。

暂态地电压检测之前，必须采取措施首先检测现场的背景噪声并做好记录。

n然后，开始按照正常程序检测开关柜的暂态地电压数据，并按照一定的阈值准则综合背然后，开始按照正常程序检测开关柜的暂态地电压数据，并按照一定的阈值准则综合背景噪声和实测数据，评估开关柜的实际局部放电数据。

景噪声和实测数据，评估开关柜的实际局部放电数据。

n注意，阈值准则一般情况下仅能给出开关柜是否存在局部放电的信息，而放电程度的表注意，阈值准则一般情况下仅能给出开关柜是否存在局部放电的信息，而放电程度的表征是很不严格的