110kV的GIS设备典型超声波局部放电案例分析

110kV GIS设备导向杆松动检测

    4月，检测人员在对某220kV变电站内的110kV GIS设备进行超声波局部放电带电检测时，发现疑似放电信号，信号峰值明显高于环境背景值。经过多次复测后，确定其存在缺陷，并进行了初步定位和缺陷类型分析。技术人员对缺陷部分进行整体更换后，其超声波信号接近背景值，异常信号消失，缺陷消除。对更换的间隔进行解体检修，发现多处导向杆存在松动情况。此次带电检测消除了GIS内部安全隐患，确保设备健康运行。

4月26日，检测人员在对某间隔进行超声波局部放电检测时，发现疑似放电信号，信号峰值较强，达到25mV，远大于环境背景信号峰值1mV。图4-15所示为疑似放电位置，图4-16为检测中的环境背景值与疑似放电信号值。5月4日和5月14日，检测人员再次对疑似放电位置附近进行了超声波多点反复测试，发现该间隔存在强信号点，信号峰值超过30mV，远大于背景信号峰值1mV。检测所得大信号位置如图4-17所示，检测到的信号如图4-18所示。对母线其他部位及其他设备气室进行超声波局部放电检测，其结果与背景信号相差不大。

图4-15 某站110kV GIS设备发现疑似局放信号位置图

（

a）环境背景值                  （b）疑似放电信号值图4-16 站内超声波信号环境背景值与检测到的疑似放电信号值

4-17 检测所得放电信号大位置

图4-18 检测所信号

根据图4-18分析可知，该放电信号具有50Hz和100Hz相关性，且放电信号幅值较大，初步诊断为绝缘支撑件、紧固螺丝松动或存在悬浮电位、颗粒杂质。

6月中旬，技术人员对缺陷间隔及其相邻间隔进行了整体更换，并进行了解体检修。在拆除备用116间隔（备用4）的A相导体时，发现靠近117间隔的导向杆存在松动的情况；在拆除备用115间隔时，发现A相梅花触头——靠近2#主变间隔侧的导向杆也存在松动的情况，如图4-19所示。此外，发现屏蔽罩紧固螺丝未拧紧，如图4-20所示。

（b）

图4-19 母线内部异常部位图

4-20 屏蔽罩未紧固图示

7月份，检测人员对更换后的运行半个多月的II母线备用115、116间隔部分进行超声波局部放电复测，其信号均与环境背景接近，即处理结果良好，缺陷消除。

（1）该案例表明超声波局部放电检测技术对电力设备运行中的机械振动有较强的灵敏度，可以有效检测到相关缺陷。

（2）通过对疑似放电位置附近进行多点检测，可以利用幅值定位法实现对放电源的初步定位。

（3）加大基建施工现场安装监督力度，特别是关键点的现场监督，杜绝因现场安装人员责任心不强为设备运行留下隐患。

500KV变压器内部放电缺陷检测

2012年9月，某变电站500kV 2号主变压器在进行投运后油色谱跟踪测试时发现内部有痕量乙炔产生，随后进行高频局部放电和超声波局部放电带电检测，发现该变压器三相均有不同程度的局部放电信号。停电返厂解体后，证实了变压器磁分路与铁心间、上下磁分路与夹件安装面间均存在不同程度的放电痕迹，磁分路端部绝缘多数移位或破损。此次检测有效避免了重大事故的发生。

在油色谱发现内部有痕量乙炔后，检测人员对该变压器进行了高频局部放电和超声波局部放电带电检测。对三相分别进行高频检测后发现，三相均存在不同程度的内部放电，其中A相放电为严重。随后，采用美国物理声学公司超声波局部放电定位仪对放电源进行了定位，如图4-21所示，放电位置示意图如图4-22所示。定位结果显示，放电主要集中在低压线圈下部油枕侧夹件区域（高度约为250~600mm）。

图4-21 超声波定位仪定位结

图4-22 定位结果示意图

通过局部放电测试，发现A相同时存在电信号及可疑声信号，同时铁芯与夹件位置局部放电信号大小相近、相位相反，推测在A相铁芯与夹件间产生了放电。结合油化学试验结果也可以推断该主变内部存在连续的火花放电，此放电可能由悬浮电位导致。

随后将2号变压器低压侧电容器退出，低压侧电流为零，上述现象均消失，证明其放电位置位于变压器磁回路，这与超声局部放电定位检测结果一致。由此判断，该变压器三相均存在不同程度放电，其中A相为严重，放电位置位于本体下部“铁心－夹件”之间的夹件磁屏蔽位置。

11月份，该变压器返厂检修，检查发现三相磁分路与铁心间、上下磁分路与夹件安装面间均存在不同程度放电痕迹，其中A相磁分路端部绝缘多数位移或破损，B、C相未见异常，如图4-23、图4-24所示。经检查分析此次变压器内部局部放电缺陷原因主要有：1、磁分路与铁心间距较小且无可靠绝缘保证措施；2、处于220kV绕组端部的磁分路厚度不足（设计值厚度为20mm±2mm，实际仅为14.3mm），在安装槽内存在间隙，导致磁分路与夹件接触不紧密，产生积碳。

2013年1月该变压器整改完成后顺利投入运行，对其进行超声波局部放电检测，异常信号消失，缺陷消除

4-23 存在放电痕迹的磁分

4-24 存在放电痕迹的夹件安装面

（1）对于变压器的局部放电检测，应采用多种方法联合检测。超声波检测法在现场受电气干扰小，可以对放电源进行准确定位。

（2）变压器内部结构以及局部放电信号在变压器内的传输比较复杂，因此要求从事变压器局部放电带电检测的人员对设备内部结构有深入的了解。

10KV部放电检测

2013年1月，某供电公司在变电站巡视中，发现某220kV变电站10kV XGN2-12(Z)型开关柜超声波及暂态地电压带电检测数据异常，检测人员根据现场情况分析判断开关柜内有局部放电。对其进行停电检查发现，开关柜内断路器、电缆、避雷器、带电显示装置等设备受潮严重，设备外绝缘表面有明显的水珠凝结，B相电缆头与铜排连接处存在过热现象，螺栓表面存在很厚的氧化膜，诊断性试验不合格。将设备进行更换后缺陷消失，有效地避免了事故的发生。

检测人员对10kV高压室进行暂态地电压与超声波局部放电带电检测，发现数据异常。暂态地电压检测数据如表4-11所示，超声波检测数据如表4-12所示。

表4-11 10kV高压室暂态地电压检测数据

表4-12 10kV高压室超声波监测数据

由于300B位于高压室内里侧，而暂态地电压检测数据从外向里有逐步减小的趋势，且外侧的348开关柜的监测数据略低于窗户框架、大门上所测出的背景值，因此推断暂态地电压检测数据主要来源于高压室外的电磁干扰。即使开关柜内本身有一定的局放信号，也被外界的干扰所覆盖无法准确辨别。

当300B后下柜门的观察窗封闭时，由于受到柜体的阻碍，超声波无法传播出来，所有位置的检测数据均为6至7dB，与背景值一致。当打开观察窗，在窗口处检测时，300B的超声波检测数据明显上升，数据在27至35dB之间波动。而其它开关柜在打开观察窗后，检测数据仍然维持在6至7dB。

综合以上检测情况，可判断在300B开关柜内有局部放电，根据《电力设备带电检测技术规范》，当超声波局部放电检测数值大于15dB时属于缺陷。同时根据相关规程，暂态地电压检测数据不明显，而超声波局部放电检测数据较大时，此类缺陷极有可能为设备表面放电。建议及时对其进行停电检查，处理受潮缺陷，查找局部放电部位，进行消缺处理。

随后对300B间隔进行了停电检查试验，外观检查发现，开关柜内断路器、电缆、避雷器、带电显示装置等设备受潮严重，设备外绝缘表面有明显的水珠凝结。且B相电缆头与铜排连接处存在过热现象，螺栓表面存在很厚的氧化膜，如图4-25所示。经检查发现，电缆穿墙处的堵泥开裂，电缆沟的水汽可直接进入断路器室，如图4-26所示。该水汽凝结的原因主要由于柜内驱潮装置的温湿度控制器自动方式失效，不能正常启动，只能人工手动启动。因此潮气无法排除，在柜内设备外绝缘上凝结。

随后试验人员对开关柜内各设备进行了诊断性试验，对300B断路器下端头至300B1隔离开关电缆头一段进行了绝缘试验，试验结果为A相10MΩ，B相为5MΩ，C相为5MΩ；对300B断路器上端头连同10kVⅢ段母线进行绝缘试验，结果为ABC三相均为5MΩ左右。绝缘下降主要是外表面绝缘水珠凝结以及脏污引起。接着，试验人员对柜内设备进行耐压试验。对300B1隔离开关下端头以下部分进行耐压试验，施加电压时发现C相有明显的放电声，A、B两相正常。当加到20kV左右电压时，肉眼发现300B断路器C相下出线部位明显的放电现象，如图4-27所示。为了排除该放电是脏污和***引起，检修人员对该部位进行了擦拭和酒精清洗，绝缘电阻测试，A、B、C三相绝缘电阻上升至15MΩ。重新进行了耐压试验发现该部位还是存在放电现象。合上300B断路器后，对TA、300B1隔离开关、300B断路器、300B2隔离开关及III段母线一起进行了交流耐压试验，升压至26kV时，发现断路器外绝缘筒与机构连接处存在明显放电现象，放电部位见图4-28。

综合试验以及检查情况，试验人员分析该断路器由于受潮，设备外绝缘发生沿面放电，长期的局部放电使得设备绝缘加速劣化，终对设备绝缘造成不可逆转的损伤，如继续运行，将可能发生运行中绝缘击穿甚至爆炸的事故，立即安排对300B开关柜进行了更换。

图4-25 电缆头外绝缘表面凝结水

图4-26 电缆穿墙处堵泥开裂4-27 耐压试验放电电

4-28 外绝缘筒与机构连接处放电部位

（1）被测开关柜要有可以进行局部放电检测的开孔或缝隙，如果超声波信号没有传播渠道，其检测灵敏度将受到较大的影响。

（2）开关柜超声波检测具有很强的方向性，在检测中可以通过移动传感器来观察放电强度，从而寻找放电源。

（3）在超声波检测开关柜局部放电时应注意排除可能的干扰源，如风机、荧光灯等也可能会发出超声波，影响检测效果