CN202471902U

CN202471902U - 一种10kv开关柜局部放电检测试验系统

Info

Publication number: CN202471902U
Application number: CN2012201067221U
Authority: CN
Inventors: 燕劼; 苏君; 瞿子明; 王乃盾
Original assignee: Shanghai Municipal Electric Power Co
Current assignee: Shanghai Municipal Electric Power Co
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2022-03-20

Abstract

本实用新型涉及一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，包括开关柜，其特征在于：所述开关柜外表面一侧设置有暂态对地电压探头，所述暂态对地电压探头依次连接局部放电定位仪和数字示波器，所述数字示波器还分别与局部放电光电测量装置和超声检测仪连接，所述开关柜内部设置有试验电源，所述试验电源与局部放电电极连接，所述局部放电电极下端与罗氏线圈和10kv套管连接，所述10kv套管连接有局部放电检测装置，所述试验电源与分压器连接，所述分压器与局部放电检测装置连接。本实用新型所述检测试验系统适用于主要针对开关柜缺陷所进行的暂态对地电压技术，采取进行一系列实验工作，对其应用性进行研究。

Description

一种10kv开关柜局部放电检测试验系统

技术领域

本实用新型涉及一种试验设备，具体地，涉及一种10kv开关柜局部放电检测试验系统。

背景技术

近几十年来，随着国内电网的规模持续扩大和电压等级不断升高，电力系统的安全问题日益受到人们的重视，维护电力设备的正常工作和生产输送高质量的电能也逐渐成为国民经济持续蓬勃发展的必然要求。电气设备是电力系统的基本元件，它的故障往往成为电力系统大型安全事故的诱因。大量资料表明，导致电气设备故障的主要原因是其绝缘性能的劣化。电气设备绝缘性能劣化的原因有很多，包括设备持续工作时间长、所施加电压等级高和受到强烈电磁冲击等。但是就电气设备自身而言，绝缘系统内部存在的一些弱点，例如在一些浇注、挤制或层绕绝缘内部出现的结构缺陷，则是导致绝缘故障的根本原因。因此，电气设备局部放电成为了电力系统在线监测的极其重要的一部分，对局部放电的测量、识别和定位也成为电力系统、企业和高校重点研究的一项课题。

开关柜能够安全、稳定的在电网中投入使用。但在实际运行中，开关柜仍然出现各种绝缘事故，尤其是在10kV及以上电压等级。开关柜绝缘方面的故障主要表现为外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。通过发电产生的电磁波脉冲会产生辐射，部分通过周围的金属制品传输出去，同时产生一个暂态电压，这些电压脉冲即为暂态对地电压(TEV)，经研究这种TEV信号直接与同一型号、在同一位置测量的设备的绝缘体的绝缘状况成正比。

开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV～550kV的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分，在整个电力工业中占有非常重要的地位。

近年来，开关柜许多突发性事故多是柜内设备绝缘缺陷所引起的，因此判断开关柜绝缘是否存在缺陷直接影响设备运行的可靠性与稳定性。

高压开关柜的绝缘故障主要表现为外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。

各类绝缘缺陷发展到最终击穿，酿成事故之前，往往先经过局部放电阶段，局部放电的强弱能够及时反映绝缘状态，因此通过在线监测局部放电来判断绝缘状态为实现开关柜绝缘在线监测及诊断的有效手段。

开关柜绝缘故障类型包括：

a)爬距及空气间隙不够

爬距和空气间隙不足是开关柜发生绝缘损坏事故的根本原因。特别是手车柜，为了缩短柜体尺寸，大幅度减小装于柜内的断路器，隔离插头相间或对地距离，却未采取有效的保证绝缘强度的措施。

b)制造质量及工艺不良

制造质量及装配质量对开关柜整体耐压水平有很大的影响。开关柜内的有些元件可以通过耐压试验，但开关柜整体却通不过，原因是装配质量差。如紧固螺丝不规则，拧紧后螺杆长出螺母过多；有的支持瓷柱的紧固底板成“丁”型，在支持瓷柱处作特殊处理，这样不仅缩短了绝缘距离，而且造成电场局部集中。开关柜内的“五防”措施不完善，开关机械联锁部分不灵，合、分闸位置不明显，经常造成误合、分闸。另外，支持瓷柱质量差，动稳定性能差，在短路电流冲击下发生断裂，造成事故扩大。

c)接点容量不足或接触不良，发热导致开关柜起火

当接点容量不足或接触不良时，该处局部温度升高，严重时烧断该处载流部，引起对地或相间闪弧，造成绝缘闪络。

d)环境条件的影响

开关柜运行的环境条件是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因，大气污染不断加剧，逐渐污染了电力设备的绝缘子、套管及母线。分析多年来污闪事故，总结出发生污闪的原因主要有二：第一(客观存在的)是污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘子的表面，灰尘附在绝缘子表面，在干燥的时候，绝缘电阻仍然很高，所以在干燥气候下不发生污闪。清洁的水电阻也很高，如果绝缘子不脏污，它虽然受潮了，但绝缘强度仍很高，这里也不发生污闪。一般情况下，干旱气候持续的时间较长，绝缘子及母线积污多了。这时又突然下雾，而下雾的时间较长(一般2-3小时)，污秽被雾水充分地潮湿，此时产生污闪的可能性较大。第二(人为原因)是绝缘子串的泄漏距离偏小，不能适应污秽和潮湿的环境。污闪是在绝缘电阻下降、泄漏电流增大到一定程度时才发生的。在同样的污染受潮和同样的电压下，如果绝缘子的泄漏距离较长，泄漏电流增长就比较快，泄漏距离越长，电弧的弧径就越长，闪络就难以发生。如果绝缘子的泄漏距离小，放电容易跨接两端电极，从而发展闪络。

e)雷电过电压造成开关柜闪络。

实用新型内容

为解决上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，所述检测试验系统主要针对开关柜缺陷所进行的暂态对地电压技术，采取进行一系列实验工作，对其应用性进行研究。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，包括开关柜，其特征在于：所述开关柜外表面一侧设置有暂态对地电压探头，所述暂态对地电压探头依次连接局部放电定位仪和数字示波器，所述数字示波器还分别与局部放电光电测量装置和超声检测仪连接，所述开关柜内部设置有试验电源，所述试验电源与局部放电电极连接，所述局部放电电极下端与罗氏线圈和10kv套管连接，所述10kv套管连接有局部放电检测装置，所述试验电源与分压器连接，所述分压器与局部放电检测装置连接。

根据本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，采用的是，所述局部放电光电测量装置设置于开关柜表面。

根据本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，采用的是，所述超声检测仪设置于开关柜接缝处。

根据本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，采用的是，所述局部放电电极选自针板电极、内部气隙结构电极或悬浮电极。

根据本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，采用的是，所述局部放电光电测量装置的探头连接于开关柜柜体内壁上。

根据本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，采用的是，所述针板电极的针电极直径为6mm，针尖曲率半径为0.5mm，针尖到电极板间的距离为1.9mm。

根据本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，采用的是，所述的内部气隙电极包括两块厚度为5mm，直径为50mm的第一环氧树脂板，所述两块第一环氧树脂板中间设置有一块厚度为1mm、中间有10mm直径通孔的第二环氧树脂板，所述第一环氧树脂板与第二环氧树脂板相对一侧连接有绝缘板，所述绝缘板的直径为6mm。

根据本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，采用的是，所述的悬浮电极包括第一电极柱和第二电极柱，所述第一电极柱和第二电极柱之间连接有厚度为5mm、直径为70mm的第三环氧树脂板，所述第三环氧树脂板一侧设置有圆柱块，所述圆柱块直径为10mm，高度为3mm。

本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统的有益效果在于：

1)通过局部放电检测带电设备内局部放电实时活动，可反映设备绝缘状况；

2)探测可导致局部放电的空穴、制造缺陷、污染以及裂缝；

3)采用局部放电检测作为预防性诊断措施以避免设备突发性故障；

4)有效降低设备维护费用及停机时间；

5)显著提高设备长期运行可靠性。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统的连接示意图。

图2为本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统的检测原理示意图。

图3为本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统中电极为针板电极的结构示意图。

图4为本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统中电极为内部气隙结构电极的结构示意图。

图5为本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统中电极为悬浮电极的结构示意图。

图中，1、开关柜2、局部放电电极3、局部放电光电测量装置4、超声检测仪5、暂态对地电压探头6、局部放电定位仪7、数字示波器8、局部放电检测装置9、罗氏线圈10、10kv套管11、分压器12、调压器13、隔离变压器14、高压试验变压器15、保护电阻2a、针板电极2b、内部气隙结构电极2c、悬浮电极16、针电极17、针尖18、电极板19、第一环氧树脂板20、第二环氧树脂板21、绝缘板22、第一电极柱23、圆柱块24、第三环氧树脂板25、第二电极柱26、试验电源。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统作进一步的解释说明。

本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统的连接关系如下：

如图1所示，开关柜1外表面一侧设置有暂态对地电压探头5，所述暂态对地电压探头5依次连接局部放电定位仪6和数字示波器7，所述数字示波器7还分别与局部放电光电测量装置3和超声检测仪4连接，所述开关柜1内部设置有试验电源26，所述试验电源26与局部放电电极2连接，所述局部放电电极2下端与罗氏线圈9和10kv套管10连接，所述10kv套管10连接有局部放电检测装置8，所述试验电源26与分压器11连接，所述分压器11与局部放电检测装置8连接。

所述罗氏线圈，即Rogowski线圈，是依据电磁感应理论，利用流过线路的电流周围产生的变化磁场在线圈中感应出电压信号，用这个电压信号来描述被测电流。

其中，所述超声检测仪4选用Ue10000超声检测仪，所述局部放电检测装置8选用PDcheck局部检测仪(上海坤友机电设备有限公司制造生产)，所述局部放电定位仪6选用PLD1型局部放电定位仪(广州亿鼎电气技术有限公司制造生产)，所述局部放电光电测量装置3选用基于PMT(光电倍增管，photomultiplier tube)的局部放电光电测量系统。

所述电极2选自针板电极、内部气隙结构电极、悬浮电极中的一种或两种以上的组合。

开关柜中引起放电故障的缺陷主要包括绝缘件表面污秽、受潮和凝露；高压母线连接处及断路器触头接触不良；导体、柜体内表面上有金属突起，导致毛刺且较尖；柜体内有可以移动的金属微粒，它有积累电荷的能力，当靠近高压导体且并未接触时，放电最可能发生；开关元件内部放电缺陷等。根据以上缺陷，设计如上所述的3中电极结构。

其中，如图3所示，所述针板电极2a的针电极16直径为6mm，针尖17曲率半径为0.5mm，针尖17到电极板18间的距离为1.9mm。用于模拟电晕放电。

如图4所示，所述内部气隙电极2b包括两块厚度为5mm，直径为50mm的第一环氧树脂板19，所述两块第一环氧树脂板19中间设置有一块厚度为1mm、中间有10mm直径通孔的第二环氧树脂板21，所述第一环氧树脂板19与第二环氧树脂板21相对一侧连接有绝缘板21，所述绝缘板21的直径为6mm。用于模拟固体绝缘内部气隙放电。

如图5所示，所述悬浮电极2c包括第一电极柱22和第二电极柱25，所述第一电极柱22和第二电极柱25之间连接有厚度为5mm、直径为70mm的第三环氧树脂板24，所述第三环氧树脂板24一侧设置有圆柱块23，所述圆柱块23直径为10mm，高度为3mm。用于模拟悬浮放电。所述圆柱块23材质为黄铜。

同时，所述针板电极2a、内部气隙结构电极2b、悬浮电极2c用黄铜加工制造，为消除电极表面尖角和毛刺的影响，电极表面和边缘经过打磨处理。

本实用新型所提供的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统的工作原理如下：

如图1和图2所示，试验时局部放电电极2放在开关柜1中，通过控制台调整局部放电电极2上所施加的电压。局部放电光电测量装置3、超声检测仪4等测试传感器分别放置在开关柜1表面和接缝处检测缺陷放电时产生的电磁和超声信号，同时局部放电检测装置8记录局部放电产生的脉冲电流/电压的幅值和PRPD谱图。试验中将局部放电电极2置于开关柜1内部，与试验电源(26)连接，高压试验变压器14输出的高压引线经10kV套管10引至柜体内的高压电极端，将局部放电光电测量装置3的探头吸附在开关柜1的柜体内壁上。

本实用新型所涉及到的各装置、仪表的连接均为现有技术，故对相互之间的具体连接关系不再叙述。

Claims

1.一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，包括开关柜(1)，其特征在于：所述开关柜(1)外表面一侧设置有暂态对地电压探头(5)，所述暂态对地电压探头(5)依次连接局部放电定位仪(6)和数字示波器(7)，所述数字示波器(7)还分别与局部放电光电测量装置(3)和超声检测仪(4)连接，所述开关柜(1)内部设置有试验电源(26)，所述试验电源(26)与局部放电电极(2)连接，所述局部放电电极(2)下端与罗氏线圈(9)和10kv套管(10)连接，所述10kv套管(10)连接有局部放电检测装置(8)，所述试验电源(26)与分压器(11)连接，所述分压器(11)与局部放电检测装置(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，其特征在于所述局部放电光电测量装置(3)设置于开关柜(1)表面。

3.根据权利要求1所述的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，其特征在于所述超声检测仪(4)设置于开关柜(1)接缝处。

4.根据权利要求1所述的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，其特征在于所述局部放电电极(2)选自针板电极(2a)、内部气隙结构电极(2b)或悬浮电极(2c)。

5.根据权利要求1或2所述的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，其特征在于所述局部放电光电测量装置(3)的探头连接于开关柜(1)柜体内壁上。

6.根据权利要求4所述的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，其特征在于所述针板电极(2a)的针电极(16)直径为6mm，针尖(17)曲率半径为0.5mm，针尖(17)到电极板(18)间的距离为1.9mm。

7.根据权利要求4所述的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，其特征在于所述的内部气隙电极(2b)包括两块厚度为5mm，直径为50mm的第一环氧树脂板(19)，所述两块第一环氧树脂板(19)中间设置有一块厚度为1mm、中间有10mm直径通孔的第二环氧树脂板(21)，所述第一环氧树脂板(19)与第二环氧树脂板(21)相对一侧连接有绝缘板(21)，所述绝缘板(21)的直径为6mm。

8.根据权利要求4所述的一种10kv开关柜局部放电检测试验系统，其特征在于所述的悬浮电极(2c)包括第一电极柱(22)和第二电极柱(25)，所述第一电极柱(22)和第二电极柱(25)之间连接有厚度为5mm、直径为70mm的第三环氧树脂板(24)，所述第三环氧树脂板(24)一侧设置有圆柱块(23)，所述圆柱块(23)直径为10mm，高度为3mm。