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摘要：本人根据自身多年的实践经验，结合某变电站的实际情况，简要分析了某变电站10kV301开关柜超声异常分析，以供参考。
关键词：变电站；开关柜；分析
1 异常概况
2017年06月21日10时，在对220kV苍溪变电站35kV开关柜进行超声波局放测量时，在#1主变进线柜301开关柜检测到异常超声波信号。
2017年06月21日16时，对该开关柜复测过程发现异常超声波信号依然存在。采用暂态地电压测试和特高频局放测试进行验证，暂态地电压信号检测无异常，特高频局放测试发现该开关柜存在异常特高频信号，且信号稳定、幅值较大。
经综合分析，判断该开关柜后柜内部存在疑似局部放电缺陷。通过特高频时差法定位，该缺陷位于#1主变进线开关柜A相出线避雷器引线连接处。
2 检测对象及项目
2.1 检测对象
检测对象为220kV苍溪变电站35kV配电室#1主变进线柜301开关柜，其可见光照片如图1所示。
图1 #1主变进线柜301开关柜可见光照片
220kV苍溪变电站35kV配电室#1主变进线柜301开关柜的铭牌信息如下：
生产厂家：ABB
型号：UniGear ZS3.2
生产日期：2012年
2.2 检测项目
开关柜暂态地电压检测、开关柜超声波局放检测、特高频局放检测。
3 检测仪器及装置
3.1 开关柜超声波局放检测
4 检测数据
4.1开关柜超声波局放检测（初测）
2017年06月21日10时，35kV配电室内温度30℃，湿度65%，天气晴。对220kV苍溪变电站35kV配电室#1主变进线柜301开关柜进行超声波局放检测，发现该开关柜存在异常超声信号。本次检测背景测点选择#1主变进线柜301开关柜附近区域空气中，如图2所示。由于开关柜超声波局放测试在开关柜缝隙处测得，所以将被测开关柜分为如图2中所示3个区域，取3个区域缝隙处测得的最大值作为测试值。测试时，发现该开关柜异常超声信号最大点出现在后下区域。
图2 #1主变进线柜301开关柜超声波局放背景测试及柜体测点示意图
4.2开关柜超声波局放检测（复测）
2017年06月21日16时，温度31℃，湿度67%，天气晴。对220kV苍溪变电站35kV配电室#1主变进线柜301开关柜进行超声波局放检测，发现初测时该开关柜存在的异常超声信号仍然存在。本次检测背景测点选择#1主变进线柜301开关柜附近相同区域空气中，测点选择同初测时保持一致，如图2所示。测试时，发现该开关柜异常超声信号最大点仍然出现在后下区域。
4.3开关柜超声波局放检测数据
对#1主变进线柜301开关柜及相邻2个间隔开关柜超声波局放测试的初测及复测数据如下：
5 综合分析
5.1开关柜超声波检测数据横向比较分析
5.1.1初测数据横向比较分析
将#1主变进线柜301开关柜及相邻2个间隔开关柜（含背景值）超声波局放测试的初测数据做出折线图进行对比分析，如图3所示。
图3 初测数据折线图
对图3进行分析，得出如下结论：
（1）同背景值对比：环境背景值为-6 dB，35kV#1主变进线柜301开关柜前下及后下测点数值均大于环境背景值，且后下柜处测试值大于8dB。最大值位于后下测点，其值为13dB，与环境背景值相差达到19dB。说明35kV#1主变进线柜301开关柜内存在异常超声信号源。
（2）同临近开关柜对比：越靠近#1主变进线柜301开关柜，超声波信号幅值越大，幅值增长越快，峰值出现在#1主变进线柜301开关柜前下及后下测点。其中幅值变化最大，增长最快的曲线为后下测点曲线，其最大值出现在#1主变进线柜301开关柜，与两侧正常开关柜318柜、355柜的差值分别达到18dB和17dB。说明该异常超声信号源位于#1主变进线柜301开关柜内，靠近后柜下部区域。
5.1.2复测数据横向比较分析
将#1主变进线柜301开关柜及相邻2个间隔开关柜（含背景值）超声波局放测试的复测数据做出折线图进行对比分析，如图4所示。
图4 复测数据折线图
对图4进行分析，得出如下结论：
（1）#1主变进线柜301开关柜及相邻2个间隔开关柜各测点曲线的变化趋势同初测时基本一致。
（2）同背景值对比：环境背景值为-6 dB，#1主变进线柜301开关柜前下及后下测点数值均大于环境背景值，且后下柜处测试值大于8dB。最大值位于后下测点，其值为14dB，与环境背景值相差达到20dB。测试结果验证初测结论，#1主变进线柜301开关柜内存在异常超声信号源。
（3）同临近开关柜对比：越靠近#1主变进线柜301开关柜，超声波信号幅值越大，幅值增长越快，峰值出现在#1主变进线柜301开关柜前下及后下测点。其中幅值变化最大，增长最快的曲线为后下测点曲线，其最大值出现在#1主变进线柜301开关柜，与两侧正常开关柜318柜、355柜的差值均达到19dB。测试结果验证初测结论，该异常超声信号源位于#1主变进线柜301开关柜内，靠近后柜下部区域。
5.2 开关柜超声波检测数据纵向比较分析
将#1主变进线柜301开关柜初测及复测时各测点的超声波局放测试的数据做出折线图进行对比分析，如图5所示。
图5 #1主变进线柜301开关柜初测及复测数据折线图
对图5进行分析，得出如下结论：
#1主变进线柜301开关柜各测点数值初测值和复测值基本重合，初测时及复测时数据基本一致，没有太大变化，说明该异常超声信号源较稳定。
综合横向对比分析与纵向对比分析，可初步确定#1主变进线柜301开关柜存在异常超声信号源，该异常超声信号源较稳定，位置位于#1主变进线柜301开关柜后柜下部区域。
6 验证情况
复测时，对#1主变进线柜301开关柜进行了暂态地电压检测及特高频局放检测加以验证。
6.1 暂态地电压检测
为进一步验证该异常超声信号，对220kV苍溪变电站35kV #1主变进线柜301开关柜进行暂态地电压检测，未检测到异常暂态地电压信号。本次测试金属背景测点选择35kV配电室动力配电箱的金属门，空气背景测点选择35kV配电室内开关小车侧面铁板，#1主变进线柜301开关柜暂态地电压测点如图6所示。
将#1主变进线柜301开关柜及临近2个间隔开关柜各测点的暂态地电压检测数据做出折线图进行对比分析，如图7所示。
图7暂态地电压数据折线图
对图7进行分析，得出如下结论：
#1主变进线柜301开关柜各测点暂态地电压数值曲线趋于平稳，幅值变化不大，与背景值差值均小于20 dBmV，数据未见异常。
6.2 特高频检测图谱
为进一步确认该异常超声信号源类型及来源，对220kV苍溪变电站35kV #1主变进线柜301开关柜进行特高频局放检测，背景测点选择#1主变进线柜301开关柜附近区域空气中，检测测点1选择#1主变进线柜301开关柜后下区域观察窗处，如图8所示。在背景未检测到任何局部放电干扰信号，在开关柜1号测点检测到稳定的、幅值较大的特高频局放信号。
对表1进行分析，得出如下结论：
特高频局放测试结果验证了开关柜超声波局放测试结果，异常超声信号源来源于#1主变进线柜301开关柜后柜下部区域，该异常超声信号源类型可以确认为疑似局部放电源。
6.3 特高频时差法定位
为进一步确定该疑似局部放电源所在位置，对220kV苍溪变电站35kV #1主变进线柜301开关柜进行了特高频时差法定位，测点布置及测试结果如图9。分别在1-1电容器355开关柜和#1主变进线柜301开关柜后下柜水平方向观察窗上设置点a、点b，将两个特高频传感器同步放置点a、点b，利用示波器采集异常信号，典型波形如图9所示，检测发现，采集的两路波形重复性较好，且时间差相对稳定，计算可得，疑似局部放电源距离a点和b点的距离差为v*△t=2.2*0.3=0.66m，a点与b点距离1.20m，计算可知疑似放电源位于距离a点0.93m的垂直面上，在图9中标记该垂直面为平面S。
为进一步确定该疑似局部放电源垂直面上所在的位置，同理，分别在#1主变进线柜301开关柜上下柜观察窗选取测点c、点d，利用示波器采集异常信号，典型波形如图10所示。计算可得，疑似局部放电源距离c点和d点的距离差为v*△t=3.6*0.3=1.08m，c点与d点距离1.15m，计算可知疑似放电源位于距离c点1.115m的水平面上，在图10中标记该水平面为平面S’。
两次定位所得平面相交部分为一直线线条，疑似局部放电源在开关柜内的这条直线上。
(A)特高频定位测点位置 (B)特高频单个信号时延（绿-测点c，黄-测点d）
图10 特高频定位测试点及时域波形
根据该开关柜后下柜室的内部结构，通过在观察窗处仔细观察。在疑似局部放电源所在的定位直线上，此处恰好是35kV#1主变进线柜301开关柜A相出线避雷器引线连接处。
6.4 小结
（1）根据开关柜超声波信号检测结果的横向对比和纵向对比分析，确定#1主变进线柜301开关柜后柜下部区域内存在异常超声信号源。
（2）经特高频图谱验证，#1主变进线柜301开关柜后柜下部区域存在的异常超声信号源类型为疑似局部放电缺陷，信号源位于开关柜内部，且特高频信号具有明显的相位相关性、信号幅值变化小、分布呈现明显的两簇等特点。
（3）根据特高频时差法定位结果，可判断该局部放电缺陷位于#1主变进线柜301开关柜A相出线避雷器引线连接处。
6.5 缺陷原因分析
综合分析结果，可以判断35kV#1主变进线柜301开关柜内部存在疑似局部放电源，位于#1主变进线柜301开关柜A相出线避雷器引线连接处。由于该疑似局部放电源特高频信号具有明显的相位相关性、信号幅值变化小、分布呈现明显的两簇，因此可以判断造成该处出现疑似局部放电的原因可能为：避雷器引线连接处松动形成的悬浮放电。
6.6 严重程度判断
该疑似局部放电源在经受不良工况时，局部放电有可能会加剧，造成避雷器连接引线松动脱落，属于严重缺陷。
7 结论及建议
7.1 结论
220kV苍溪站35kV #1主变进线柜301开关柜检测到异常超声波信号、典型的特高频局部放电信号，但无异常暂态地电压信号，经过综合分析，判断在该开关柜内存在疑似局部放电源。经特高频定位分析，该疑似局部放电源位于#1主变进线柜301开关柜A相出线避雷器引线连接处，造成该疑似局部放电的原因可能是避雷器引线连接处松动形成的悬浮放电，可能危及设备安全运行，属于严重缺陷。
7.2 检修策略建议
综合特高频检测及定位，判断#1主变进线柜301开关柜A相出线避雷器引线连接处存在疑似局部放电缺陷，长时间运行可能导致避雷器连接引线松动脱落，引起设备故障。
根据Q/GDW11060-2013《交流金属封闭开关设备暂态地电压带电测试技术现场应用导则》第A3结果分析：若开关柜的超声波信号检测大于8dBmV，有明显声音信号，判断为检测到明显的放电现象，应对设备采取相应措施。
建议：一是设备运维管理单位应加强该设备运行工况的监视，缩短带电检测周期，增加检测次数，跟踪信号幅值变化趋势，如缺陷进一步发展，应及时进行停电处理。二是结合设备停电机会，对避雷器引线连接处螺丝进行紧固，消除局部放电隐患。三是严格执行避雷器安装工艺规范，严把设备安装验收关，确保避雷器安全可靠运行。
论文作者:汪锐,李逢兵,刘冰洁,高杰,吴雄
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/14
标签：开关柜论文; 超声波论文; 异常论文; 信号论文; 超声论文; 局部论文; 复测论文; 《电力设备》2017年第33期论文;