暂态地电压测试的改进判定方法

胡靖涛，黄强，周程远

( 国网湖南省电力公司常德供电分公司，湖南 常德415000)

电力系统中局部放电检测是电力设备在线监测的重要组成部分，局部放电现象 (Partial Discharge)是指电气设备绝缘结构中局部区域内的放电现象。这种放电只是绝缘在局部的范围内被击穿，导体间绝缘并未发生贯穿性击穿，但若局部放电长期存在，则在一定条件下可逐步造成设备绝缘电气强度的下降和破坏。

相对于传统红外监测等方式，局部放电检测对封闭式金属外壳设备有更好的监测效果。而对开关柜进行局部放电检测时主要是进行设备外壳的对地暂态电压(Transient Earth Voltages，TEV)脉冲检测。TEV 测试可以在设备运行的状态下进行，无需将设备停运，在设备承受工作电压的情况下即可进行监测，提高了设备可用率和用户供电可靠性。通过TEV 测试，可以及早地发现设备绝缘劣化发展缺陷。

1 基本原理

现今制造厂家在开关柜的制造中采用了大量的绝缘材料，如环氧浇注的TA，TV，支撑绝缘件，静触头盒，穿墙套管，避雷器等;如果这些设施的绝缘材料内部存在局部放电，则放电产生的电磁波大部分被开关柜的金属外壳所屏蔽，少量则通过金属壳体的接缝处或气体绝缘开关的衬垫传播出去，同时产生瞬时对地电压，通过设备的金属壳体外表面入地。这些对地电压脉冲被命名为瞬时对地电压或暂态地电压(TEV)。

TEV 检测的工作原理(如图1):放电源发出的高频电磁信号(3 ～60 MHz);沿开关设备表面传播;在开关设备的金属外壳上使用电容耦合探头检测。

进行暂态地电压检测时，同类型和制造厂家的开关会有相同的衰减路径;海量的局部放电在线检测数据库，对局放测量判断标准的制定提供最有力的依据。

图1 暂态地电压的工作原理

2 测试标准

依据文献〔1〕，TEV 测试的标准如表1 所示:

由表1 可知，TEV 测试需要测定2 组数据，即实测值和背景值，再依据测试标准算得相对值进行判定。

表1 TEV 测试标准

3 TEV 实际测试中现场状况

TEV 测试标准在大多数测试工作中都能满足现场需求，能较好地反映设备的现实状况，对设备在线监测和状态评价提供良好的技术支撑。但是在实际应用操作中出现以下问题:

1)背景点的选取存在局限性。在TEV 测试中，要求选取靠近开关柜的接地金属点处作为背景点，测试点为开关柜的前、后柜门，而接地金属点在高配室中往往数量很少且很分散，测量值也有很大区别，因此在2 个背景值相差较大的背景点之间进行开关柜的TEV 测试时，背景值的选取很难抉择。

2)在部分有穿墙套管的变电站，环境背景值较大，如常德供电分公司下辖的永丰变、乾明变、长岭变等，背景值均在30 dB 以上，测量值也在30 dB以上，高噪声下判断有困难，可能掩盖开关柜内局部放电。表2 为乾明变10 kV 多间隔开关柜测试值和变电站背景值。

表2 乾明变10 kV 多间隔开关柜测试值 dB

从表2 可看出利用公式计算得出各个开关柜的相对值都符合规定的测试标准，但是背景噪声过大可能会掩盖设备的局部放电特征，对真实判断有一定的影响。

在某些变电站的背景值测试时，甚至发现背景噪声的变化较大，计算时背景值选择困难。现场测试常德供电分公司下辖的西郊和南坪变电站，在高配室内选取3 至5 个接地金属点作为背景噪声值，测试结果显示背景噪声相差较大并呈现方向性变化，干扰存在方向性，见表3。

表3 不同背景点噪声测试值 dB

从表3 可以看出对于噪声值变化较大的变电站，背景值的选择较为困难进而影响TEV 测试。因此，结合电气设备的电气特性和某些变电站噪声干扰的方向性，提出3 种改进判定方法。

4 改进判定方法

4.1 横向比较法

所谓横向比较就是对同类设备的测试结果进行比较，当同类型的某一设备个体的测试结果比其它同类设备的测试结果均大时，就可以认为此设备存在缺陷的可能性。由表2 可以看出乾明变电站虽然背景干扰值较大，但是各个设备之间的实测值差别不大，故可以判定为正常。显然，此方法适用于背景值干扰较为稳定的变电站。

4.2 作图比较法

作图比较法主要是针对背景噪声差别较大的部分变电站，表3 显示西郊变电站即属于背景噪声不均衡分布类型，其变电站干扰呈现方向性变化，背景值、测量值也呈方向性变化，横向比较差异较大。表4，5 分别为西郊和南坪变10 kV 多间隔开关柜测试值。

表4 西郊变10 kV 多间隔开关柜测试值 dB

表5 南坪变10 kV 多间隔开关柜测试值 dB

由表3—5 可分别作出西郊变电站开关柜测试值及背景值的变化曲线图(图2)、南坪变电站开关柜测试值及背景值的变化曲面图(图3)。

图2 西郊变电站开关柜测试值及背景值的变化曲线

由图2，3 可以看出，西郊与南坪变电站开关柜测试值与背景值的变化曲线较为一致，没有出现较大偏差和异常，故判断设备未发生明显放电现象，此方法适用于背景干扰变动较大的变电站。

4.3 纵向比较法

TEV 测试在每年春、秋检时期各进行1 次普查，对某1 个间隔历次数据汇总、列表分析，纵向比较可以看出该设备是否工作正常。某变电站316间隔共10 次测量数据分别为:0，0，15，20，25，27，29，32，35，50 db。

从以上测试结果可以得出，此断路器的放电强度逐渐加强，到第10 次测试时，放电强度己达到50 dB，需对此断路器器采取相应的措施。

5 结束语

1)局部放电是造成中高压设备破坏性故障的主要原因。2)内部局放活动可用TEV 测试技术进行检测。3)TEV 测试中的干扰问题，一直是判断的难点，单纯按照规程不易判断。

4)对于干扰较大的变电站，根据其干扰源的特征，分别选用横向比较法、纵向比较法、作图法的一种或几种进行判断，有较好的效果，也增加了判断的准确度。

改进的判定方法仍需要大量的试验数据来进一步证明其适用性和可靠性，判定方法的持续改进还有待进一步研究。

〔1〕国家电网公司. 电力设备带电检测技术规范(试行)〔S〕. 北京:中国电力出版社，2009.

〔2〕任明，彭华东，陈晓清，等. 采用暂态对地电压法综合检测开关柜局部放电〔J〕. 高电压技术，2010，36 (10):2 460-2 466.

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