接地故障前預防,非U0電壓下在線局放監測才有意義

GFN接地綜合保護系統在單相故障接地和高阻檢測方面的優勢,在前面的幾個帖子里做了比較詳細的介紹,尤其對電纜間歇性重燃弧在線抑制並徹底清除故障電流方面,在技術上具有獨特性,領先性和超前性的特點。

對於GFN的擴展功能,之前沒有過多的介紹,考慮到這項技術可能超過了當前的實際需求,所以沒花時間著重敘述一二。最近很多客戶得知我們在線局放檢測方面的巨大優勢,都希望可以了解下。

實際上,局放檢測不是新鮮詞兒,市面上早已有相關的技術存在,甚至在配網已經有應用,而且對預防變電站線路和設備因局放導致的損壞起到了非常重要的作用。

簡單說,局放檢測有兩種:

離線檢測在線監測

離線振蕩波方式應用比較多,利用低壓脈衝測距儀向電纜注入低壓脈衝,然後該脈衝沿電纜傳播到阻抗不匹配點後通過故障點反射脈衝與發射脈衝的時間差來對局放點進行分析和定位。

圖2 離線檢測典型的電纜局放波形(後一波形是前一波形的反射波)

眾多周知,離線檢測由於需要停電檢修導致工作的開展受到一定的局限性,而且離線檢測可能無法完全反映帶電運行的真實情況。

在線監測,是通過HFCT (高頻CT )感測器夾在電纜接地線採集電纜中的局部放電信號。對電纜接地線傳來的電磁信號進行捕捉,實時記錄局放脈衝的相位 、波形特徵、放電時間等,以此來分析局放情況。

圖3-1 在線監測基本原理圖

圖3-2 在線監測接線圖

圖4 HFCT(高頻CT)安裝位置

圖5 在線監測典型的電纜局放波形

在線檢測系統現場測試操作簡單,無需停電就能檢測,但在線測試干擾因素較多導致測試精度可能受一定影響。

無論離線還是在線,在電纜局放測試方面都確實起到了提前預防的作用,福田供電局創造性的採取了「先在線監測後離線確認」的方式,極大的提高了局放檢測的準確性,也較大的避免了大規模離線檢測局放導致的停電問題。

在實踐中,中性點接地系統中,我們會發現在正常相對地U0電壓運行情況下,有時候在線檢測局放不明顯或者根本檢測不出任何異常,但是可能在一段時間後,可能幾天或幾個月,接地故障卻不期而至,讓我們措手不及,明明檢測過局放沒問題,也沒有在危險的局放值區間啊。為什麼會這樣呢? 一般來說,根據實踐經驗,局放檢測狀態評估依據如下:

下面先通過幾個實際例子來了解下為什麼正常U0電壓下無法真正反映電纜或者設備的實際局放狀況。

??1: GFN接地保護方式下的30kV電網局放測試

AIS變電站,30kV電網XLPE電纜終端頭模擬絕緣應力不足的情況,該電纜接到L2相如圖6,由於電纜頭絕緣應力不足而產生放電現象,通過高頻CT抓取信號 如圖7。

圖6 電纜局放測試現場設置圖

圖7 L2相局放錄波和脈衝波形

檢測到局放後,GFN主動利用其「中性點位移」的功能將L2相的電壓U0逐漸降低,當降低到0.78U0時,局放現象消失,此時L1和L3相電壓升高到1.12U0. 如下圖8:

圖8 隨著L2相電壓降低,局放變化趨勢情況

當L2電壓繼續降低到0.64U0時,L1和L3電壓升高到1.22U0,此時局放現象再次出現如圖9,圖中顯示的局放脈衝波形與之前L2在U0及逐漸小於U0的波形差異很大。L2明明在0.78U0時,局放現象已經消失,電壓繼續降低時,局放再出現,我們推測可能由於L1和L3相之間交叉互耦現象導致。

圖中可見,L2在0.64U0電壓時,出現了更多的高頻波,表明源頭極有可能在高頻CT附近。經過對開關櫃的局放檢測,發現在某開關櫃內套管處有水漬存在,如圖10。

圖9 隨著L2電壓繼續降低(小於0.78U0),局放變化趨勢

圖10 開關櫃內水漬證據記錄

由此可見,該測試完整顯示了從局放檢測到熄滅局放的過程,也更側面說明其他相的局放現象在U0情況下不足以被檢測到。 在常規電網線路狀態評估時,這種方式有著非常重要的意義。

??2: GFN接地保護方式下的20kV變電站局放測試

同樣利用GFN「中性點位移」方式,將中性點移至L1附近,L2和L3的電壓升高,此時L2相出現高達1600pC的局放量,而這在常規U0電壓下時卻不會出現。如圖11顯示L2相電壓在U0和1.7U0電壓下局放的脈衝波形。

圖11 L2相電壓在U0和1.7U0電壓下的不同局放波形

在這個例子中,後來我們了解到該電站當初檢測的L2相在5個月後發生了故障。所以,非U0電壓下的局放測試提前告警線路中的薄弱處對後續的安全運行意義重大。

??3: 新建11kV變電站安裝GFN調試

變電站全網的局放檢測時GFN調試內容的一部分,同樣運用GFN「中性點位移」的功能,分別對各出線的各相依次在U0,1.3U0,1.5U0,1.7U0相電壓水平下測試局放情況。涉及的測試對象不僅包括一次設備,也包含各個線路以及線路中開閉所等,最終測試結果顯示,隨著電壓升高,局放水平在變電站各處均沒有較大的變化,證明該變電站電網處於健康的狀態。

小結:

  1. 局放在常規U0電壓下可能反映不出真正的絕緣薄弱處。

  2. GFN通過中性點注入電壓的方式,不僅在接地故障保護方面效果卓著,同時可以在不影響線路正常運行情況下,通過控制相對地電壓,可完全熄滅破壞性局部放電現象。更值得一提的是,通過主動提升相電壓U0,對電網做「全身體檢」式的局放檢測意義重大。

  3. GFN通過短時間調整中性點位置,當高頻CT檢測局放後,亦可通過GFN配合定位局放點位置,誤差最小約0.5%,最大約3%。

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GFN「中性點位移」功能實現局放在線監測的原理圖

簡單理解,GFN通過控制移動中性點位置,來降低某相電壓,而其它相電壓升高,」放大「在U0電壓下不明顯或者檢測不到的局放,提前預判電網薄弱點,起到預防故障的效果。

圖12 GFN控制終端,實現電壓/電流注入和中性點位移的中樞「大腦」

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