开关柜局部放电带电检测技术在温州电网的应用

杨红军，赵深，林群，王化，吴旭光

（温州电力局，浙江温州325000）

开关柜局部放电带电检测技术在温州电网的应用

杨红军，赵深，林群，王化，吴旭光

（温州电力局，浙江温州325000）

对开关柜局部放电带电检测中应用较广泛的暂态地电压和超声波检测方法的原理进行介绍，结合这两种方法在温州配电网状态检修中的应用实例，提出了实际检测过程中的注意事项。

开关柜；局部放电；带电检测；经验介绍

高压电气设备安全是电力系统最为关注的问题，而局部放电程度则是衡量高压电气设备绝缘老化的重要指标之一。以往都在停电时进行局部放电测量，这种测量方式的优点是能够准确获得局部放电量，并能够在发现异常后及时处理，但缺点是无法发现2次检测之间的异常情况。一般采用的方式是由巡视人员通过倾听、目视观察等方式对运行设备进行检查，当发现异常时，局部放电现象可能已经很严重了。还有些高压设备的局部电放情况是无法通过倾听或目视发现的。

目前，我国已经开始大力推行状态检修模式，而状态检修的前提是提前掌握设备状态，并根据设备状态做出检修决策和计划。因此，如何在设备运行时获得其状态信息是首先要解决的问题，目前常用的方法就是在线监测和带电检测。

1 开关柜局部放电带电检测方法

当高压电气设备产生局部放电现象时，会产生电磁波、超声波、光、热、臭氧等物理现象，对开关柜进行带电非介入式的局部放电检测主要是通过测量上述物理信号，来对局部放电信号进行识别和衡量。目前主流的检测方法是电测量法（暂态地电压、超高频、高频电流测量法）、超声波测量法。由于引起发热的因素很多，因此热测量法也可作为局部放电检测的辅助手段。由于上述检测方法均是根据局部放电发生时所展现的物理现象来进行检测的，都属于非介入式，大多是在高压设备的外部通过相应的传感器进行测量，检测点与局部放电发生位置往往有一定距离，因此所获得的检测数据与局部放电点的实际值有一定差异，仅能反映是否存在局部放电、放电的类型和放电的频度等信息，属于定性的方法。开关柜局部放电带电检测工作中主要采用暂态地电压及超声波检测这2种方法。

1.1 暂态地电压检测法

存在局部放电时，设备内部会产生电磁波信号，这些信号大部分被金属外壳屏蔽，只有小部分通过接合处或缝隙传播出去，并在设备的金属外壳上感应出持续纳秒级的电压，称为TEV（暂态对地电压）[1-2]，可使用专用传感器来捕捉这个TEV信号，从而检测局部放电活动。

1．2 超声波检测法[3-4]

超声波检测法在局部放电检测中得到广泛应用，利用不同的带宽选择，可以应用于变压器、GIS、开关柜及电缆等大部分高压电气设备的局部放电带电检测。超声波检测的传感器有声压式和压电式2种，其中声压式传感器适用于较危险、不能碰触的部位，而压电式传感器则是通过局部放电时产生的应力波所形成的振动来进行检测，可以检测到设备内部的局部放电信号。

2 两种方法的实际应用情况

由于上述2种检测方法均是通过测量局部放电发生时的某种物理现象来进行测量的，而不同类型的放电现象所呈现的物理现象强弱也有所差异，往往用一种检测方法时数据正常，而用另一种检测方法时数据会超标。2012年的上半年，对温州地区10 kV开关柜进行局部放电普查，共检测351处开闭所，计1418面开关柜，其中TEV超标的有5面、超声波超标的有6面，TEV、超声波均超标的有5面。

检测后发现26处开闭所中部分开关柜超声波检测数值超标，3处开闭所中部分开关柜TEV检测数值超标，3处开闭所中2种检测方法所测数值均超标，共有61面开关柜存在局部放电现象，占检测总数的4%左右。多数开闭所中TEV或超声波检测数值异常的开关柜，通过观察孔可发现有明显异常。

由于10 kV开关柜所处环境比较恶劣,容易受到湿度、灰尘等影响，局部放电多呈现为表面放电现象，而温州地区总体湿度较大，检测数据中超声波检测值超标的情况占较大比例。根据实测经验，超声波数据超标严重且TEV也严重超标时，一般都可以查看到清晰的放电现象。

根据现场检测情况，发现局部放电问题主要集中于电缆头、电缆故障指示器、母线穿墙套管、母排等处，因此需要对这些部位多加关注。

存在局部放电现象的开关柜所体现的共同特征是运行中能听到不同程度的放电异响，有些现场能够闻到臭氧的味道，有些现场设备处于潮湿环境或者污秽严重。

检测数据的共同特征为：对表面放电现象，超声波检测数据基本能够有效反映；对严重的表面放电情况，暂态地电压检测数据也会超标。

从异常开关柜解体处理情况看，主要的故障特征为：放电类型以表面电晕或爬电为主；大部分放电处电腐蚀痕迹明显。所有放电位置均为空气绝缘方式。

检测表面放电最有效的方法是超声波，因为表面放电发出的TEV信号比内部放电时所检测的数据要小很多。此外，表面放电所产生的电磁波信号的频率也比TEV传感器的检测频率低，很多情况下，表面放电不会被TEV传感器检测到，但能够被超声波传感器检测到。但是，不能简单地认为暂态地电压检测没有必要，实际上开关柜暂态地电压信号超标所带来的危害往往是具有破坏性的，一旦发生故障，造成的经济损失会很大。因此，在进行局部放电测量时，不能只使用单一检测方法，而应该采用多种方法进行综合判断，以便准确地识别和测量局部放电信号，若只使用其中一种检测方法，有可能会严重影响现场检测的质量，给设备安全埋下隐患。

3 10kV开关柜局部放电检测案例

3.1 现场检测案例1

2012年3月6日，对某开闭所的开关柜分别用超声波和TEV方式进行检测，发现1号柜超声波检测超标，TEV检测数据正常，表1为该开关柜的检测结果。

表1 1号柜检测数据

通过测试仪器外接耳机能听到明显放电声，采用压电式探头对放电部位进行定位后，查看到该柜C相套管处有明显的烧蚀痕迹，说明局部放电已经存在较长时间。

3.2 现场检测案例2

2012年3月6日，对某开闭所开关柜用超声波和TEV 2种方式进行检测。检测后发现K1，K10柜的TEV和超声波检测数据均超标，见表2。

打开柜内照明灯，通过观察窗发现K1柜B相套管处有明显的烧蚀痕迹，K10开关柜B相和C相套管处也有明显的烧蚀痕迹，A，B，C电缆接头上有明显铜绿。

表2 K1和K10柜检测数据

表3 G1开关柜检测数据

3.3 现场检测案例3

2012年3月7日，对某开闭所开关柜用超声波和TEV方式进行检测，发现G1开关柜超声波检测数据超标，TEV检测数据正常，见表3。定位后，发现B相套管处有明显的烧蚀痕迹。

4 开关柜局部放电现场检测经验

4.1 多种仪器配合

在现场巡检时，若发现检测数据超标，应及时进行局部放电源的定位，有助于更准确地对检测数据做出判断，尤其在对TEV信号进行检测时，该信号在高压设备室内的情况通常较复杂，仅仅根据巡检数据难以确定柜内是否存在局部放电以及局部放电位置。根据现场检测经验，若使用定位仪对数据异常的开关柜进行初步定位，可对90%以上的开关室异常开关柜做出准确判断，而且这种方法能够避免多次往返，从而大大提高检测效率。对于高压室内存在强电磁干扰的情况，可通过综合监测定位仪或多种类型诊断设备作进一步诊断，以便作出更准确的判断，避免因误判而引起无谓的检修，造成停电和人工损失。

4.2 综合排查

对现场电磁干扰比较严重的高压室，尤其是TEV信号超过20 dB时，为了避免柜内存在的局部放电信号被干扰所掩盖，应使用监测定位仪进行综合排查。对于TEV检测数据超标的情况，由于外部或二次回路以及加热器、捕鼠器、带电显示器、照明开关等器件均会产生干扰信号，最好的方法是使用多通道的监测定位仪进行综合排查，以便确定检测到的异常数据是否由柜内局部放电所引起。

5 结语

暂态地电压及超声波检测法对开关柜局部放电检测有很好的效果，在实际检测过程中应用2种方法配合使用，并结合现场实际情况采用多种设备相互印证，可有效提高检测的准确率。在配电网中，由于高压设备室的运行环境比较恶劣，应加强超声波检测及柜内状况的巡视工作，及时掌握设备运行状态，为配电网设备的状态检修提供更充分的依据。

[1]HONG T，FANG M T C，HILDER D.PD classification by a modular neural network based on task decomposition[J]. IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation，1996，3（2）∶207－212.

[2]王勇，王劲，黄炎光.开关柜带电局放监测技术在广州电网的应用[J].高电压技术，2009，35（12）∶122－125.

[3]陈刚.声电波监测仪在10 kV开关柜局放检测中的应用[J].电工技术，2010（7）∶67－68.

[4]黎大健，梁其重，步科伟，等.GIS中典型缺陷局放放电的超声波监测[J].高电压电气，2009，44（1）∶72－75.

（本文编辑：龚皓）

Application of Live Detection Technology for Partial Discharge of Switchgear Cabinet in Wenzhou Power Grid

YANG Hong-jun，ZHAO Shen，LIN Qun，WANG Hua，WU Xu-guang
（Wenzhou Electric Power Bureau，Wenzhou Zhejiang 325000，China）

This paper introduces principle of transient earth voltage method and ultrasonic detection method widely used in live detection on partial discharge of switchgear cabinet.By combining the application of the two methods in maintenance of Wenzhou distribution networks,the paper expounds precautions during the detection.

switchgear cabinet；partial discharge；live detection；experience introduction

TM855+.1

：B

：1007-1881（2013）08-0026-03

2013-01-28

杨红军（1982-），男，甘肃临洮人，工程师，从事配电网管理工作。