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正文內(nèi)容

第4章超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)(參考版)

2025-07-17 01:49本頁面
  

【正文】 (3)在超聲波檢測(cè)開關(guān)柜局部放電時(shí)應(yīng)注意排除可能的干擾源,如風(fēng)機(jī)、熒光燈等也可能會(huì)發(fā)出超聲波,影響檢測(cè)效果。電纜頭上凝結(jié)的水珠過熱引起螺栓加速氧化圖425 電纜頭外絕緣表面凝結(jié)水珠電纜穿墻處堵泥開裂圖426 電纜穿墻處堵泥開裂300B斷路器C相下出線部位放電圖427 耐壓試驗(yàn)放電電弧外絕緣筒與機(jī)構(gòu)連接處放電部位圖428 外絕緣筒與機(jī)構(gòu)連接處放電部位(三)經(jīng)驗(yàn)體會(huì)(1)被測(cè)開關(guān)柜要有可以進(jìn)行局部放電檢測(cè)的開孔或縫隙,如果超聲波信號(hào)沒有傳播渠道,其檢測(cè)靈敏度將受到較大的影響。合上300B斷路器后,對(duì)TA、300B1隔離開關(guān)、300B斷路器、300B2隔離開關(guān)及III段母線一起進(jìn)行了交流耐壓試驗(yàn),升壓至26kV時(shí),發(fā)現(xiàn)斷路器外絕緣筒與機(jī)構(gòu)連接處存在明顯放電現(xiàn)象,放電部位見圖428。為了排除該放電是臟污和尖端引起,檢修人員對(duì)該部位進(jìn)行了擦拭和酒精清洗,絕緣電阻測(cè)試,A、B、C三相絕緣電阻上升至15MΩ。對(duì)300B1隔離開關(guān)下端頭以下部分進(jìn)行耐壓試驗(yàn),施加電壓時(shí)發(fā)現(xiàn)C相有明顯的放電聲,A、B兩相正常。絕緣下降主要是外表面絕緣水珠凝結(jié)以及臟污引起。因此潮氣無法排除,在柜內(nèi)設(shè)備外絕緣上凝結(jié)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),電纜穿墻處的堵泥開裂,電纜溝的水汽可直接進(jìn)入斷路器室,如圖426所示。隨后對(duì)300B間隔進(jìn)行了停電檢查試驗(yàn),外觀檢查發(fā)現(xiàn),開關(guān)柜內(nèi)斷路器、電纜、避雷器、帶電顯示裝置等設(shè)備受潮嚴(yán)重,設(shè)備外絕緣表面有明顯的水珠凝結(jié)。同時(shí)根據(jù)相關(guān)規(guī)程,暫態(tài)地電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)不明顯,而超聲波局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)較大時(shí),此類缺陷極有可能為設(shè)備表面放電。而其它開關(guān)柜在打開觀察窗后,檢測(cè)數(shù)據(jù)仍然維持在6至7dB。當(dāng)300B后下柜門的觀察窗封閉時(shí),由于受到柜體的阻礙,超聲波無法傳播出來,所有位置的檢測(cè)數(shù)據(jù)均為6至7dB,與背景值一致。(取窗戶框架上、入口處擋板上、高壓室大門三處的平均值)表412 10kV高壓室超聲波監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開關(guān)柜名稱前上前下后上后中后下(觀察窗關(guān))后下(觀察窗開)10kV300B6dB6dB6dB6dB6dB29dB10kV 3446dB6dB6dB6dB6dB6dB10kV 3466dB6dB6dB6dB6dB6dB10kV 3486dB6dB6dB6dB6dB6dB由于300B位于高壓室內(nèi)最里側(cè),而暫態(tài)地電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)從外向里有逐步減小的趨勢(shì),且最外側(cè)的348開關(guān)柜的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)略低于窗戶框架、大門上所測(cè)出的背景值,因此推斷暫態(tài)地電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)主要來源于高壓室外的電磁干擾。暫態(tài)地電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)如表411所示,超聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)如表412所示。將設(shè)備進(jìn)行更換后缺陷消失,有效地避免了事故的發(fā)生。三、10kV開關(guān)柜局部放電檢測(cè)(一)案例經(jīng)過2013年1月,某供電公司在變電站巡視中,發(fā)現(xiàn)某220kV變電站10kV XGN212(Z)型開關(guān)柜超聲波及暫態(tài)地電壓帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)異常,檢測(cè)人員根據(jù)現(xiàn)場情況分析判斷開關(guān)柜內(nèi)有局部放電。超聲波檢測(cè)法在現(xiàn)場受電氣干擾小,可以對(duì)放電源進(jìn)行準(zhǔn)確定位。2013年1月該變壓器整改完成后順利投入運(yùn)行,對(duì)其進(jìn)行超聲波局部放電檢測(cè),異常信號(hào)消失,缺陷消除。經(jīng)檢查分析此次變壓器內(nèi)部局部放電缺陷原因主要有:磁分路與鐵心間距較小且無可靠絕緣保證措施;處于220kV繞組端部的磁分路厚度不足(設(shè)計(jì)值厚度為20mm177。由此判斷,該變壓器三相均存在不同程度放電,其中A相最為嚴(yán)重,放電位置位于本體下部“鐵心-夾件”之間的夾件磁屏蔽位置。結(jié)合油化學(xué)試驗(yàn)結(jié)果也可以推斷該主變內(nèi)部存在連續(xù)的火花放電,此放電可能由懸浮電位導(dǎo)致。定位結(jié)果顯示,放電主要集中在低壓線圈下部油枕側(cè)夾件區(qū)域(高度約為250~600mm)。對(duì)三相分別進(jìn)行高頻檢測(cè)后發(fā)現(xiàn),三相均存在不同程度的內(nèi)部放電,其中A相放電最為嚴(yán)重。此次檢測(cè)有效避免了重大事故的發(fā)生。二、500kV變壓器內(nèi)部放電缺陷檢測(cè)(一)案例經(jīng)過2012年9月,某變電站500kV 2號(hào)主變壓器在進(jìn)行投運(yùn)后油色譜跟蹤測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有痕量乙炔產(chǎn)生,隨后進(jìn)行高頻局部放電和超聲波局部放電帶電檢測(cè),發(fā)現(xiàn)該變壓器三相均有不同程度的局部放電信號(hào)。(2)通過對(duì)疑似放電位置附近進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè),可以利用幅值定位法實(shí)現(xiàn)對(duì)放電源的初步定位。(a)(b)圖419 母線內(nèi)部異常部位圖示屏蔽罩和觸座連接螺釘未緊固到底圖420 屏蔽罩未緊固圖示7月份,檢測(cè)人員對(duì)更換后的運(yùn)行半個(gè)多月的II母線備用11116間隔部分進(jìn)行超聲波局部放電復(fù)測(cè),其信號(hào)均與環(huán)境背景接近,即處理結(jié)果良好,缺陷消除。在拆除備用116間隔(備用4)的A相導(dǎo)體時(shí),發(fā)現(xiàn)靠近117間隔的導(dǎo)向桿存在松動(dòng)的情況;在拆除備用115間隔時(shí),發(fā)現(xiàn)A相梅花觸頭——靠近2主變間隔側(cè)的導(dǎo)向桿也存在松動(dòng)的情況,如圖419所示。圖415 某站110kV GIS設(shè)備發(fā)現(xiàn)疑似局放信號(hào)位置圖 (a)環(huán)境背景值 (b)疑似放電信號(hào)值圖416 站內(nèi)超聲波信號(hào)環(huán)境背景值與檢測(cè)到的疑似放電信號(hào)值圖417 檢測(cè)所得放電信號(hào)最大位置圖418 檢測(cè)所得最大信號(hào)根據(jù)圖418分析可知,該放電信號(hào)具有50Hz和100Hz相關(guān)性,且放電信號(hào)幅值較大,初步診斷為絕緣支撐件、緊固螺絲松動(dòng)或存在懸浮電位、顆粒雜質(zhì)。檢測(cè)所得最大信號(hào)位置如圖417所示,檢測(cè)到的信號(hào)如圖418所示。圖415所示為疑似放電位置,圖416為檢測(cè)中的環(huán)境背景值與疑似放電信號(hào)值。此次帶電檢測(cè)消除了GIS內(nèi)部安全隱患,確保設(shè)備健康運(yùn)行。技術(shù)人員對(duì)缺陷部分進(jìn)行整體更換后,其超聲波信號(hào)接近背景值,異常信號(hào)消失,缺陷消除。時(shí)域波形檢測(cè)模式特征指數(shù)檢測(cè)模式典型譜圖譜圖特征有明顯脈沖信號(hào),但該脈沖信號(hào)與工頻電壓的關(guān)聯(lián)性小,其出現(xiàn)具有一定隨機(jī)性 無明顯規(guī)律,峰值未聚集在整數(shù)特征值圖414 自由金屬顆粒超聲波檢測(cè)飛行圖 第四節(jié) 典型超聲波局部放電案例分析一、110kV GIS設(shè)備導(dǎo)向桿松動(dòng)檢測(cè)(一)案例經(jīng)過2012年4月,檢測(cè)人員在對(duì)某220kV變電站內(nèi)的110kV GIS設(shè)備進(jìn)行超聲波局部放電帶電檢測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)疑似放電信號(hào),信號(hào)峰值明顯高于環(huán)境背景值。表410 自由金屬顆粒缺陷超聲波檢測(cè)典型圖譜檢測(cè)模式連續(xù)檢測(cè)模式相位檢測(cè)模式典型譜圖譜圖特征1)有效值及周期峰值較背景值明顯偏大;2)頻率成分頻率成分2特征不明顯。該譜圖定義為“飛行圖”,通過部分局部放電超聲波檢測(cè)儀提供的“脈沖檢測(cè)模式”即可觀察自由金屬微粒與外殼碰撞的“飛行圖”,進(jìn)而判斷設(shè)備內(nèi)部是否存在自由金屬微粒缺陷。雖然自由金屬微粒缺陷無明顯相位聚集效應(yīng)。此外,在時(shí)域波形檢測(cè)模式下,檢測(cè)譜圖中可見明顯脈沖信號(hào),但信號(hào)的周期性不明顯。由于金屬微粒與外殼的碰撞取決與金屬微粒的跳躍高度,其碰撞時(shí)間具有一定隨機(jī)性,因此在開展局部放電超聲波檢測(cè)時(shí),該類缺陷的相位特征不是很明顯,即50Hz、100Hz頻率成分較小。有明顯規(guī)律,峰值聚集在整數(shù)特征值處,且特征值1大于特征值23 自由金屬顆粒當(dāng)被測(cè)設(shè)備內(nèi)部存在自由金屬微粒缺陷時(shí),在高壓電場作用下,金屬微粒因攜帶電荷會(huì)受到電動(dòng)力的作用,當(dāng)電動(dòng)力大于重力時(shí),金屬微粒即會(huì)在設(shè)備內(nèi)部移動(dòng)或跳動(dòng)。具有明顯的相位聚集相應(yīng),在一個(gè)工頻周期內(nèi)表現(xiàn)為兩簇,即“雙峰”。表49為懸浮電位缺陷超聲波檢測(cè)典型圖譜。局部放電信號(hào)的產(chǎn)生與施加在其兩端的電壓幅值具有明顯關(guān)聯(lián)性,在放電譜圖中則表現(xiàn)出典型的50Hz相關(guān)性及100Hz相關(guān)性,即存在明顯的相位聚集效應(yīng),且100Hz相關(guān)性大于50Hz相關(guān)性。時(shí)域波形檢測(cè)模式特征指數(shù)檢測(cè)模式典型譜圖譜圖特征有規(guī)則脈沖信號(hào),一個(gè)工頻周期內(nèi)出現(xiàn)一簇。表48 電暈缺陷超聲波檢測(cè)典型圖譜檢測(cè)模式連續(xù)檢測(cè)模式相位檢測(cè)模式典型譜圖譜圖特征1)有效值及周期峰值較背景值明顯偏大;2)頻率成分頻率成分2特征明顯,且頻率成分1大于頻率成分2。此外,在特征指數(shù)檢測(cè)模式下,放電次數(shù)累積譜圖波峰位于整數(shù)特征值2處。但是,由于電暈放電具有較明顯極化效應(yīng),其正、負(fù)半周內(nèi)的放電起始電壓存在一定差異。1 電暈缺陷當(dāng)被測(cè)設(shè)備存在金屬尖刺時(shí),在高壓電場作用下會(huì)產(chǎn)生電暈放電信號(hào)。目前超聲波法在GIS設(shè)備缺陷診斷中應(yīng)用最為廣泛,其診斷的標(biāo)準(zhǔn)也比較完善;而在開關(guān)柜、電纜和變壓器的應(yīng)用中,缺陷診斷工作相對(duì)較少。表47 超聲波局部放電疑似缺陷的判定標(biāo)準(zhǔn)判斷依據(jù)背景測(cè)試數(shù)據(jù)周期峰值/有效值M值間歇性閃爍50Hz相關(guān)性無無或間歇性閃爍100Hz相關(guān)性無無或間歇性閃爍時(shí)域波形(是否有異常脈沖)無偶爾有異常相位無無或有特征指數(shù)無規(guī)律,特征指數(shù)未聚集在整數(shù)整數(shù)特征指數(shù)有尖峰,但不明顯(四)不同類型設(shè)備超聲波局部放電的缺陷診斷超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)可以應(yīng)用于GIS、開關(guān)柜、變壓器及電纜終端等多種電氣設(shè)備。檢測(cè)模式時(shí)域波形檢測(cè)模式特征指數(shù)檢測(cè)模式典型譜圖譜圖特征信號(hào)均勻,未見高幅值脈沖無明顯規(guī)律,峰值未聚集在整數(shù)特征值(二)有明顯缺陷的判斷依據(jù)根據(jù)背景和檢測(cè)點(diǎn)所測(cè)超聲波信號(hào)的周期峰值、有效值、50Hz相關(guān)性、100Hz相關(guān)性、相位分布、特征指數(shù)及時(shí)域波形的差異,幾種不同缺陷類型的判斷標(biāo)準(zhǔn)如表46所示。背景信號(hào)通常由頻率均勻分布的白噪聲構(gòu)成,表45列出了不同檢測(cè)模式下背景信號(hào)的典型譜圖與特征。局部放電缺陷診斷的主要依據(jù)是信號(hào)水平、頻率相關(guān)性、相位分布和特征指數(shù),同時(shí)也可以參考時(shí)域波形。應(yīng)當(dāng)注意,超聲波定值判別時(shí)應(yīng)結(jié)合聲音進(jìn)行判別,如果未聽到放電聲音則可認(rèn)定為正常。典型的開關(guān)柜超聲波定值判別依據(jù)如表43所示。第三,定值判別。分析同一個(gè)開關(guān)柜在不同時(shí)間的檢測(cè)結(jié)果,進(jìn)行縱向比較判斷開關(guān)柜的運(yùn)行趨勢(shì)。對(duì)同個(gè)開關(guān)室中開關(guān)柜的檢測(cè)結(jié)果做出橫向比較,如果其中一個(gè)開關(guān)柜的檢測(cè)結(jié)果大于現(xiàn)場背景值以及其它開關(guān)柜的測(cè)試結(jié)果,則可以確定該設(shè)備可能存在缺陷。對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行超聲波局部放電檢測(cè)的結(jié)果分析原則有如下三個(gè)。 非接觸式超聲波法檢測(cè)時(shí),將儀器指向開關(guān)柜面板縫隙處,沿著縫隙檢測(cè)超聲波信號(hào)。依此程序,掃描所有的開關(guān)柜,每一處掃描應(yīng)持續(xù)10秒,以便檢測(cè)超聲波信號(hào)。接觸式超聲波法檢測(cè)時(shí),將接觸式探頭放置在開關(guān)柜的主骨架上檢測(cè)超聲波信號(hào)。由于超聲波在開關(guān)柜內(nèi)部的傳播存在折反射,使得局部放電定位的精度受到限制,很難利用超聲波信號(hào)對(duì)局部放電進(jìn)行模式識(shí)別和定量判斷。在實(shí)際定位時(shí),可對(duì)超聲波形進(jìn)行分析,確定其屬于橫波或縱波,通過增加測(cè)點(diǎn)和移動(dòng)傳感器,獲取有明確時(shí)差的縱波信號(hào),即可提高定位精度。4)信號(hào)源定位變壓器的超聲波局部放電定位技術(shù)除了幅值定位技術(shù)以外,還需增加時(shí)差定位技術(shù)來綜合實(shí)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的三維空間定位。重要的是對(duì)于類似的變壓器,傳感器應(yīng)布置在相同的坐標(biāo)位置以利于比較結(jié)果。3)測(cè)點(diǎn)的選擇由于超聲波信號(hào)隨距離增加而顯著衰減,且變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,超聲波信號(hào)存在一定的折反射,故檢測(cè)選點(diǎn)不宜太少,否則很可能漏掉異常點(diǎn)。推薦的背景檢測(cè)點(diǎn)是變壓器外殼基座。2)檢測(cè)背景信號(hào)檢測(cè)前,應(yīng)注意盡量清理現(xiàn)場的干擾聲源。在定位過程中,通過在變壓器外部安裝多個(gè)超聲波傳感器,來接收變壓器內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào),并利用多通道的超聲波信號(hào)的幅值和時(shí)差變化來判斷變壓器內(nèi)部放電部位的三維空間位置。5 變壓器超聲波局部放電帶電檢測(cè)的技術(shù)要點(diǎn)變壓器內(nèi)部絕緣材質(zhì)多樣,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,發(fā)生局部放電時(shí),超聲波信號(hào)在不同材質(zhì)中的衰減速率差異較大,
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